[发明专利]用于由水获得燃料气体的膜电催化系统和方法

摘要

用于在常压和常温条件下由水制备燃料气体的电催化膜系统。该系统包括高频电源(A)、供电系统(B)、可编程控制单元、电催化膜组件(C)以及用于燃料气体的处理的组件(D)。组件(C)包括同心设置的金属电极。该同心电极之间的空间包括具有粒状碳和金属颗粒，在空间下端具有固定膜并且在空间上端具有移动膜。该组件(C)还具有用于测量过程参数的传感器和用于供给和移去液体的管道和阀门以及用于冷却电极的系统。

主权项

用于由水制备燃料气体的膜电解系统，包括：·频率为20kHz的连续脉冲电源(A)·由转换磁阻发电机(S)和接触器(C1)和(C2)组成的动力系统(B)；·编程型自动指令组件；·由下列结构构成的电催化组件(C)：‑内部金属电极(1)，安装有与能够连续冷却的系统相连接的两个盖子(9)，内侧为电绝缘的并且联接到铜导体使其与电源相连，外围的金属电极(2)，在内侧镀覆有或者具有电化学沉积物的复合层，具有一系列金属例如Ni、Cr、Fe、Mg、Cu，安装有两个高密度聚丙烯薄片(4)，安装有四个环(8)，外侧电绝缘并且联接到铜导体使其与电源相连，电极(1和2)具有2‑3mm厚的壁；‑基于纳米颗粒和碳原子的催化剂(13)作为电解质，其能够为气体带来均质性和稳定性，其活性表面积达到2000m2/g，其通过碳化植物材料之后用水蒸汽活化而获得，催化剂(13)与作为促进剂的Ni、Cr、Fe、Mg、Cu相结合；‑高密度聚丙烯容器(3)，安装有两个盖子(12)和最小液位传感器(m)以及最大液位传感器(M)和温度传感器(T1)，上方的盖子(12)安装有用于通过电动阀(E1)排出初级气体的排气装置和通过电动阀(E1’)从泵(P1)进水的管道，并且下方的盖子(12)安装有排水管道，当温度达到45℃时，由温度传感器(T1)通过电动阀(E2)、逆流防止口(S1)向用户(c)发出信号，盖子(12)安装有用于电极(1)的“O”形环密封系统(10)；‑两个复合膜(5)、(11)，其确保生成气体、水以及在电极之间的空间中形成的氧化物的渗透性，该复合膜在两个同心电极(1和2)之间为催化剂(13)和促进剂划定界限并且将催化剂(13)和促进剂固定，其中一个膜固定在较低一端而另一个膜由线(15)触发以确保电极上催化剂的压力；‑电极的水冷却系统，其安装有两个电绝缘的表面，一个在电极(1)的内侧上并且另一个在电极(2)的外侧上，以避免在接合电极的外部冷却系统中产生离子，具有控制CO2产生量的作用，其由散热器(6)、安装有压力计(M)的管道(7)、进水水龙头(R1)、通风口(R2)、电泵(P2)、过滤器(F)，上压力口(S2)和水收集‑分配器(16)组成；·获得生态气体的膜组件(D)，其在容器(19)较低的一端包含3…5mm厚的复合膜(22)，允许气体渗透进入本体，以及圆锥不锈钢筛网(20)，具有Mg负载(21)，其能够确保CO2还原生成纯碳和氧化镁。