[发明专利]电解池和薄膜

摘要

一种电化学装置将CO₂转化成各种产物，如CO、HCO^‑、H₂CO、(HCO₂)^‑、H₂CO₂、CH₃OH、CH₄、C₂H₄、CH₃CH₂OH、CH₃COO、CH₃COOH、C₂H₆、(COOH)₂、(COO^‑)₂、H₂C＝CHCOOH和CF₃COOH。该装置由阳极、阴极和辅助薄膜组成。在一些实施方案中，该装置也可以含有催化活性元素。在一些实施方案中，该装置在3.0V的池电压能够达到高于50％的法拉第效率和高于20mA/cm²的CO₂转化电流密度。在一些实施方案中，辅助薄膜包含含有咪唑鎓配体、吡啶鎓配体或鏻配体的聚合物。

主权项

一种用于将CO₂转化成反应产物的电化学装置，所述电化学装置包含：(a)阳极；(b)阴极；和(c)插入到所述阳极和所述阴极之间的聚合物电解质薄膜，其中所述聚合物电解质薄膜的至少一部分是可通过应用包括以下步骤的试验鉴定的辅助薄膜：(1)制备阴极，所述阴极包含6mg/cm²的在碳纸气体扩散层上的银纳米粒子；(2)制备阳极，所述阳极包含3mg/cm²的在碳纸气体扩散纸上的RuO₂；(3)制备聚合物电解质薄膜试验材料；(4)将所述薄膜试验材料插入到所述阳极和所述阴极之间，阴极的上面布置有银纳米粒子的一侧朝向所述薄膜的一侧，并且所述阳极的上面布置有RuO₂的一侧朝向所述薄膜的另一侧，从而形成薄膜电极组装件；(5)将所述薄膜电极组装件安装在具有阴极和阳极反应物流体流动通道的燃料电池结构中；(6)在所述燃料电池结构处于室温和大气压的同时，在阳极反应物流体流动通道保持对在室温和室压的大气开放的情况下，将处于50℃的湿润的CO₂的流导入到朝向所述阴极的阴极反应物流体流动通道中；(7)经由在所述阳极和所述阴极之间的电连接施加3.0V的池电势；(8)测量跨过所述池的电流和在所述阴极流动通道的出口处的CO和H₂的浓度；(9)如下计算CO选择性：以及(10)如果在3.0V的池电势，在所述薄膜处的平均电流密度为至少20mA/cm²且所述选择性为至少50％，则将所述薄膜鉴定为辅助薄膜。