一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法
专利汇可以提供一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于电化学工程技术领域，涉及一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法。电化学氢 泵 中，将H2/CO2混合气体从 阳极 进料，将阳极出口气通入 阴极 作为原料，实现阴极CO2加氢。常温、常压、外加 电能 时，利用氢气极低的电化学窗口实现其在阳极的高选择性、可控解离，生成的氢质子传递到阴极催化层产生原位 吸附 氢，参与阴极CO2加氢。氢气跨膜传递也使阳极出口混合气中CO2富集，将其直接作为阴极进料，实现阴极CO2催化加氢。本发明实现了同一股H2/CO2原料气的氢分离与CO2加氢在同一反应器中的同步进行、协同增效，不仅简化了流程和装置，更提高了H2/CO2原料气的利用率。，下面是一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法专利的具体信息内容。
1.一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法，其特征在于，在电化学氢泵中，常温、常压、外加电能时，含氢CO2气体中的氢气在阳极解离生成的氢质子，依次穿过固体聚合物电解质膜、缓冲液后，传递到阴极催化层，与阴极进料气中的CO2发生加氢反应生成甲酸；含氢CO2气体在阳极分离部分H2后，阳极出口富CO2气中的CO2组分浓度升高，将其输入阴极作为加氢原料，实现同一股含氢CO2原料气的高效利用。
2.根据权利要求1所述的一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法，其特征在于，所述的H2/CO2分离，是指阳极进料H2/CO2混合气中的H2在外加电能及阳极催化剂作用下，解离生成氢质子，依次穿过固体聚合物电解质膜、缓冲液后，传递到阴极，从而与原料气中的CO2分离。
3.根据权利要求1或2所述的一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法，其特征在于，所述的CO2加氢，是指阴极进料H2/CO2混合气中的CO2在外加电能及阴极催化剂作用下，加氢反应生成产物为甲酸。
4.根据权利要求1或2所述的一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法，其特征在于，所述的自耦合，一是指阴、阳两极的原料气源自同一股H2/CO2混合气，二是指在电化学氢泵中阳极H2/CO2分离与阴极CO2加氢相互耦合。
5.根据权利要求3所述的一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法，其特征在于，所述的电化学氢泵，是指在两块刻有蛇形流道的石墨极板之间，依次组装阳极、固体聚合物电解质膜、缓冲层和阴极；其中阳极是在碳纸上喷涂担载量为0.2-0.5mg/cm2 Pt/C催化剂的气体扩散电极；固体聚合物电解质膜为Nafion115膜；缓冲层内通入浓度为0.5-2.5mol/L的KHCO3溶液作为缓冲液，用蠕动泵使其强制循环，流量为10-15mL/min，并放置Ag/AgCl参比电极，以调节阴极电势；阴极是在碳纸上喷涂担载量为1.5-3.0mg cm-2纳米Sn催化剂的气体扩散电极。
6.根据权利要求1、2或5所述的一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法，其特征在于，所述的常温、常压，是指25℃，1atm。
7.根据权利要求3所述的一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法，其特征在于，所述的外加电能，是指恒电流操作模式，电流密度为3-30mA/cm2。
8.根据权利要求4所述的一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法，其特征在于，所述的含氢CO2气体，是指H2与CO2的混合气，其中氢气所占体积分率为20-75％，其在阳极的进料流量为5-25sccm。
9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法，其特征在于，所述的阳极出口富CO2气，其中CO2组分浓度升高，通过分支管路，一部分排放，另一部分作为阴极进料气；通过排放管路的阀门控制其进入阴极的流量为1-20sccm。
一种H2/CO2分离与CO2加氢自耦合的方法
技术领域
背景技术
发明内容
1.5-3.0mg/cm2纳米Sn催化剂的气体扩散电极；
附图说明
具体实施方式
1.25V，CO2加氢生成甲酸的反应速率为70.5mmol/(s cm2)，电流效率为57.5％，CO2的转化率为4.0％，H2利用率为16.0％。
0.74V，CO2加氢生成甲酸的反应速率为10.4mmol/(s cm2)，电流效率为42.8％，CO2的转化率为2.2％，H2利用率为0.75％。
3mg/cm，阳极催化剂担载量为0.4mg/cm ，阳极出口采取一部分排放，一部分通入阴极，流量为1sccm。当电化学氢泵反应器以恒电流18.9mA/cm2、25℃运行30min后，阴极电势为-
1.31V，CO2加氢生成甲酸的反应速率为27.1mmol/(s cm2)，电流效率为27.6％，CO2的转化率为6.5％，氢利用率为13.1％。
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