[发明专利]电催化耦合生物催化反应集成装置及CO2

权利要求书

1.一种电催化耦合生物催化反应集成装置，其特征在于：包括电催化反应器系统、生物催化反应器系统和连续反应控制系统，所述连续反应控制系统通过管路上设置的电磁阀来调节和控制电催化反应系统的物料进口压力、电催化反应器系统阴极生成的混合碳源的循环次数、CO₂气体和电解液的添料流量和通入生物催化反应器系统混合碳源的添料流量，从而实现电催化耦合生物催化反应集成装置连续有效进行电催化反应并生成终端产物。

2.如权利要求1所述电催化耦合生物催化反应集成装置，其特征在于：所述电催化反应器系统包括CO₂反应器、CO₂气体供给装置、阴极电解液供给装置和阳极电解供给装置，CO₂气体供给装置、阴极电解液供给装置和阳极电解供给装置各自通过管路连接到CO₂反应器的进料口，通过在管路上设置的电磁阀、压力传感器和流量传感器来控制和监控CO₂气体的进料流量和压力，阳极电解液和阴极电解液的进料流量和压力，控制电催化反应效率和电能利用效率。

3.如权利要求1或2所述电催化耦合生物催化反应集成装置，其特征在于：所述的阴极电解液供给装置包括阴极储液罐、第一输送泵、第三电磁阀、第二流量传感器、第三压力传感器和连接管路，阴极储液罐通过连接管路与第一输送泵连接，第一输送泵通过连接管路连接到CO₂反应器上，在该段连接管路上依次设置第三电磁阀、第三压力传感器、第二流量传感器。

4.如权利要求1或2所述电催化耦合生物催化反应集成装置，其特征在于：所述阳极电解液供给装置包括阳极储液罐、第二输送泵、第五电磁阀、第四压力传感器、第三流量传感器和连接管路, 阳极储液罐通过连接管路与第二输送泵连接，第二输送泵通过连接管路连接到CO₂反应器上，在该段连接管路上依次设置第五电磁阀、第四压力传感器和第三流量传感器。

5.如权利要求1或2所述电催化耦合生物催化反应集成装置，其特征在于：所述的CO₂气体供给装置包括了储气罐、第一减压阀、第一压力传感器、第一电磁阀、第二压力传感器、第一流量传感器和连接管路，储气罐通过连接管路连接到第一减压阀，第一减压阀通过连接管路连接到第一电磁阀，在该段管路上设置第一压力传感器，第一电磁阀通过管路连接到CO₂反应器，在该段管路上设置有第二压力传感器和第一流量传感器。

6.如权利要求1或2所述电催化耦合生物催化反应集成装置，其特征在于：通过CO₂反应器与阴极电解液供给装置以及CO₂气体供给装置之间的管路上设置的压力压力传感器检测阴极电解液进口压力与CO₂气体进口压力，并通过调节电磁阀，提高电化学催化的法拉第效率。

7.如权利要求1或2所述电催化耦合生物催化反应集成装置，其特征在于：通过CO₂反应器与阴极电解液供给装置以及阳极电解液供给装置之间的管路上设置的压力压力传感器检测阴极电解液进口压力与阳极电解液进口压力，并通过调节电磁阀，控制CO₂反应器中离子交换膜两侧的压力平衡。

8.如权利要求1或2所述电催化耦合生物催化反应集成装置，其特征在于：所述生物反应器系统包括生物反应器物料供给装置、发酵罐和发酵产物收集装置，CO₂反应产物和生物反应器物料供给装置中的补充物料进入到发酵罐中进行发酵反应，反应产物通过发酵产物收集装置收集。

9.如权利要求1或2所述电催化耦合生物催化反应集成装置，其特征在于：通过在所述的发酵罐三个进料口设置流量传感器检测送入发酵罐中的反应液流量，并通过生物反应器物料供给装置的控制台进行调节，从而控制发酵效率。

10.一种采用权利要求1至9任一项所述电催化耦合生物催化反应集成装置进行CO₂利用的方法，其特征在于，包括：

第一步，供料，在连续反应控制系统的调控下，控制电化学反应反应物的添加速度；

第二步，电化学反应，控制CO₂反应器的压力以及反应产物的循环次数，获得生物发酵所需要的反应物浓度，并提高电催化反应效率；

第三步，生物发酵反应。