中空纤维电极阵列组装的复合电极系统、制备方法及应用技术方案

本发明专利技术提供一种中空纤维电极阵列组装的复合电极系统、制备方法及应用，制备方法包括：S1、提供电化学反应装置和集流体金属导管；S2、在集流体金属导管的表面钻设多个呈阵列式排布的孔洞；S3、在多个孔洞内壁依次涂抹导电银胶，然后将中空纤维电极依次插入孔洞中，形成中空纤维电极阵列；S4、将中空纤维电极阵列安装于电化学反应装置中制得。采用上述制备方法所制备的复合电极系统应用于气相反应物电化学催化反应。本发明专利技术中的制备方法简单，反应方便，拆卸便捷，操作简便、易于规模化；能够有效地将中空纤维电极高度有序、合理整合，将整个复合电极系统应用于气相反应物电化学催化反应，极大提高电化学转化效率。极大提高电化学转化效率。极大提高电化学转化效率。

【技术实现步骤摘要】
中空纤维电极阵列组装的复合电极系统、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于电化学氧化还原反应领域，特别是涉及一种中空纤维电极阵列组装的复合电极系统、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]能源是现代社会发展的基础和动力，能源创新与安全是我国国家战略的重要组成部分。可再生能源开发在我国的利用规模稳居世界第一，为能源绿色低碳转型提供了强大支撑。发展可再生电能驱动的电化学过程合成化学品，对于改善能源结构、带动经济社会可持续发展和产业升级具有重要意义，将助力实现碳中和目标。
[0003]电化学反应过程中气液固三相界面电极反应非常复杂，电极作为电化学反应过程的核心部件，其优化设计、构建显得极为重要。金属及金属氧化物中空纤维具有独特多孔结构，是气相反应物高效电催化的理想电极构型。如何将中空纤维电极制备、组装成超大面积、紧凑的实用电极系统，是中空纤维电极规模化工程应用的关键。
[0004]因此，需要提供一种针对上述现有技术中不足的技术方案。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种中空纤维电极阵列组装的复合电极系统、制备方法及应用，能够将中空纤维电极高度有序、合理整合，制备成超大面积、紧凑的复合电极系统，实现气相反应物电化学催化高效转化。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种中空纤维电极阵列组装的复合电极系统的制备方法，所述复合电极系统的制备方法包括以下步骤：S1、提供电化学反应装置和集流体金属导管；S2、在所述集流体金属导管的表面钻设多个呈阵列式排布的孔洞；S3、在多个所述孔洞的内壁依次涂抹导电银胶，然后将所述中空纤维电极依次插入所述孔洞中，所述导电银胶固化后，形成中空纤维电极阵列；S4、将所述中空纤维电极阵列安装于所述电化学反应装置中，制成中空纤维电极阵列组装的复合电极系统。
[0007]优选地，步骤S1中所述电化学反应装置包括分别装有电解液的阳极腔室和阴极腔室，所述集流体金属导管的一端密封设置；步骤S4中的所述中空纤维电极阵列安装于所述阴极腔室内，气相反应物从所述集流体金属导管的另一端进入至所述中空纤维电极阵列的管壁分散逸出，形成气液固三相界面电极的电化学反应。
[0008]优选地，所述集流体金属导管的材质为不锈钢、铝、铜、银导电材料中的一种。
[0009]优选地，步骤S2中所述孔洞的内径为0.1～5mm；同一排相邻两个所述孔洞之间的距离为0.2～5mm；相邻两排所述孔洞之间的距离为0.2～5mm。
[0010]优选地，步骤S3中所述中空纤维电极插入所述孔洞中的深度与所述集流体金属导
管的壁厚相同。
[0011]优选地，步骤S3中所述中空纤维电极远离所述孔洞的一端密封设置。
[0012]优选地，步骤S3中所述导电银胶固化后，在所述中空纤维电极与所述集流体金属导管的连接处涂抹环氧树脂。
[0013]优选地，涂抹所述环氧树脂之后，在所述集流体金属导管的表面喷涂绝缘层，所述绝缘层用以防止所述集流体金属导管的腐蚀。
[0014]本专利技术还提供一种如上述的制备方法所制备的的中空纤维电极阵列组装的复合电极系统，所述复合电极系统包括：电化学反应装置，所述电化学反应装置包括分别装有电解液的阳极腔室和阴极腔室；集流体金属导管，所述集流体金属导管的一端密封，表面钻设多个呈阵列式排布的孔洞；中空纤维电极，所述中空纤维电极设置有多个，多个所述中空纤维电极电极依次插入并固定于所述孔洞中，形成中空纤维电极阵列，所述中空纤维电极阵列放置于所述阴极腔室内，用于气相反应物的电化学催化反应转化，气相反应物从所述集流体金属导管的一端进入，至所述中空纤维电极阵列的管壁分散逸出。
[0015]本专利技术还提供一种中空纤维电极阵列组装的复合电极系统的应用，采用如上述的中空纤维电极阵列组装的复合电极系统应用于气相反应物电化学催化反应。
[0016]如上所述，本专利技术的中空纤维电极阵列组装的复合电极系统、制备方法及应用，具有以下有益效果：本专利技术提供一种设计简单、操作简便的中空纤维电极阵列的复合电极系统的制备方法，能够有效地将中空纤维电极高度有序、合理整合，极大提高电化学转化效率；且该复合电极系统的制备方法适用于各类中空纤维电极的组装和大规模应用，具有广阔的工业前景和价值；本专利技术中的中空纤维电极阵列是在集流体金属导管的表面钻设呈阵列式排布的孔洞，然后将中空纤维电极依次插入并固定于孔洞中，从而将形成的中空纤维电极阵列安装于电化学反应装置中，由于中空纤维电极的管壁呈多孔结构，气相反应物从集流体金属导管进入至中空纤维电极阵列的管壁分散逸出，形成气液固三相界面电极的电化学反应，该设计简单，反应方便，反应拆卸便捷，操作简便、易于规模化；同时，将整个复合电极系统应用于气相反应物电化学催化反应，实现气相反应物电化学催化反应的大功率运行，对中空纤维电极工业化应用具有重要意义。
附图说明
[0017]图1显示为本专利技术具体实施例中集流体金属导管开设阵列式孔洞的结构示意图。
[0018]图2显示为本专利技术具体实施例中中空纤维电极阵列的结构示意图。
[0019]元件标号说明10、集流体金属导管；20、孔洞；30、中空纤维电极。
具体实施方式
[0020]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0021]请参阅图1～2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0022]本专利技术提供一种设计简单、操作简便的中空纤维电极阵列的复合电极系统的制备方法，能够有效地将中空纤维电极高度有序、合理整合，极大提高电化学转化效率；且该复合电极系统的制备方法适用于各类中空纤维电极的组装和大规模应用，具有广阔的工业前景和价值；本专利技术中的中空纤维电极阵列是在集流体金属导管的表面钻设呈阵列式排布的孔洞，然后将中空纤维电极依次插入并固定于孔洞中，从而将形成的中空纤维电极阵列安装于电化学反应装置中，由于中空纤维电极的管壁呈多孔结构，气相反应物从集流体金属导管进入至中空纤维电极阵列的管壁分散逸出，形成气液固三相界面电极的电化学反应，该设计简单，反应方便，反应拆卸便捷，操作简便、易于规模化；同时，将整个复合电极系统应用于气相反应物电化学催化反应，实现气相反应物电化学催化反应的大功率运行，对中空纤维电极工业化应用具有重要意义。
[0023]本专利技术提供一种中空纤维电极阵列组装的复合电极系统的制备方法，该制备方法包括以下步骤：S1、提供电化学反应装置和集流体金属导管10；S2、在集流体金属导管10的表面钻设多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中空纤维电极阵列组装的复合电极系统的制备方法，其特征在于，所述复合电极系统的制备方法包括以下步骤：S1、提供电化学反应装置和集流体金属导管；S2、在所述集流体金属导管的表面钻设多个呈阵列式排布的孔洞；S3、在多个所述孔洞的内壁依次涂抹导电银胶，然后将所述中空纤维电极依次插入所述孔洞中，所述导电银胶固化后，形成中空纤维电极阵列；S4、将所述中空纤维电极阵列安装于所述电化学反应装置中，制成中空纤维电极阵列组装的复合电极系统。2.根据权利要求1所述的中空纤维电极阵列组装的复合电极系统的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述电化学反应装置包括分别装有电解液的阳极腔室和阴极腔室，所述集流体金属导管的一端密封设置；步骤S4中的所述中空纤维电极阵列安装于所述阴极腔室内，气相反应物从所述集流体金属导管的另一端进入至所述中空纤维电极阵列的管壁分散逸出，形成气液固三相界面电极的电化学反应。3.根据权利要求1所述的中空纤维电极阵列组装的复合电极系统的制备方法，其特征在于：所述集流体金属导管的材质为不锈钢、铝、铜、银导电材料中的一种。4.根据权利要求1所述的中空纤维电极阵列组装的复合电极系统的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述孔洞的内径为0.1～5mm；同一排相邻两个所述孔洞之间的距离为0.2～5mm；相邻两排所述孔洞之间的距离为0.2～5mm。5.根据权利要求1所述的中空纤维电极阵列组装的复合电极系统的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述中空纤维电极插入所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈为，陈奥辉，董笑，吴钢锋，宋艳芳，李桂花，魏伟，孙予罕，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：