【技术实现步骤摘要】
本专利技术是有关于产生碳氢化合物的，且特别是一种通过电解方式产生碳氢化合物的二氧化碳电解槽模块、电解二氧化碳还原系统及还原方法。
技术介绍
1、目前世界能源需求的约80％是通过化石燃料的燃烧来满足，其燃烧过程导致全球每年向大气中排放约340亿吨的二氧化碳，其中大部分的二氧化碳都直接排放至大气中，且二氧化碳属于对大气和气候都有不利影响的温室气体，进而造成全球暖化及海洋酸化。
2、在二氧化碳的再利用方面，目前业界多着力于二氧化碳转换成其他能源，而以还原二氧化碳形成一氧化碳或其他碳氢化合物为例，多是以电催化方式还原二氧化碳，但这样的方法则面临二氧化碳扩散能力、转化率、产物分离和纯化等问题和繁复步骤的缺点。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种二氧化碳电解槽模块、电解二氧化碳还原系统及还原方法，其目的在于利用新结构的二氧化碳电解槽模块进行电解反应。
2、本专利技术的一种二氧化碳电解槽模块，包括：一电堆组件，通过至少两个单电堆组堆叠形成，用以电解一阴极反应物以及一阳极反应物，并产出一阴极生成物，其中，该单电堆组更包括：一离子交换膜，具有数个膜孔，且具有相对配置的一第一表面及一第二表面；一阳极流道板，其配置于该离子交换膜的该第一表面侧，该阳极流道板具有至少四个第一通孔以及一阳极流道；一阴极流道板，其配置于该离子交换膜的该第二表面侧，该阴极流道板具有对应于该至少四个第一通孔的至少四个第二通孔以及一阴极流道，其中该阳极流道板与该阴极流道板是以该阳极流道与该阴极流道相互面对配
3、在本专利技术的一实施例中，上述的第一端板具有至少一第一固定孔，该第二端板具有对应于该至少一第一固定孔的至少一第二固定孔，并经由至少一第一固定组件以及至少一第二固定组件通过该至少一第一固定孔与该至少一第二固定孔互相结合以固定该第一端板与该第二端板，使该第一端板、该第二端板与该电堆组件构成该二氧化碳电解槽模块。
4、在本专利技术的一实施例中，上述的电堆组件更包括至少一限位槽，该限位槽供一用以辅助固定该第一端板、该第二端板、该第一绝缘板、该第二绝缘板、该阳极流道板、该阴极流道板位置的限位棒穿过。
5、在本专利技术的一实施例中，上述的离子交换膜为一碱性离子交换膜(alkalineexchange membrane，aem)、酸性离子交换膜(cation exchange membrane)或双极膜(bipolar membrane)。
6、在本专利技术的一实施例中，上述的阳极流道板更包括一阳极流道面，其凹设于该阳极流道板，并于该阳极流道面上凸设该阳极流道。
7、在本专利技术的一实施例中，上述的阴极流道板更包括一阴极流道面，其凹设于该阴极流道板，并于该阴极流道面上凸设该阴极流道。
8、在本专利技术的一实施例中，上述的阳极流道与该阴极流道包括但不限于栅状(column)流道、蛇形(serpentine)流道或指叉式(interdigitated)流道。
9、在本专利技术的一实施例中，上述的阳极触媒为一气体扩散电极(gde)并包括一阳极催化剂层与一阳极气体扩散层，且该阳极催化剂层与该离子交换膜的该第一表面接触，该阳极气体扩散层与该阳极流道板的该阳极流道接触。
10、在本专利技术的一实施例中，上述的阳极触媒为但不限于铱(ir)、镍(ni)、铂(pt)、铁(fe)或上述金属的氧化物或上述的组合材料所制成。
11、在本专利技术的一实施例中，上述的阴极触媒为一气体扩散电极(gde)并包括一阴极催化剂层与一阴极气体扩散层，且该阴极催化剂层与该离子交换膜的该第二表面接触，该阴极气体扩散层与该阴极流道板的该阴极流道接触。
12、在本专利技术的一实施例中，上述的阴极触媒为但不限于铜(cu)、铁(fe)、银(ag)、钴(co)、镍(ni)、铱(ir)、铂(pt)、金(au)、钛(ti)、钌(ru)、铑(rh)或上述金属的碳化物、氧化物、碳氮化合物或上述的组合材料所制成。
13、在本专利技术的一实施例中，上述的该至少两个阻气垫片皆具有一厚度，用以控制该第一容置空间及该第二容置空间的高度，并调整该第一间隙与该第二间隙的一压缩率。
14、在本专利技术的一实施例中，上述的该阻气垫片为但不限于聚丙烯(pp)、聚酰胺(pa)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、聚醚酰亚胺(pei)、聚苯硫醚(pps)、铁氟龙(ptfe)或聚醚醚酮基质(peek matrix)材料所制成的垫片。
15、在本专利技术的一实施例中，上述的二氧化碳电解槽模块更包括两个密封垫片，分别密封于该阳极流道板与该阻气垫片之间、以及该阴极流道板与该阻气垫片之间。
16、在本专利技术的一实施例中，上述的第一端板中的该第一入口及该第一出口与该第二端板中的该第二入口及该第二出口皆设置有一可卸除式转接头，该可卸除式转接头为但不限于塑料、不锈钢或金属材质所制成的转接头。
17、在本专利技术的一实施例中，上述的第一端板中的该第一入口及该第一出口与该第二端板中的该第二入口及该第二出口对角镜像设置。
18、在本专利技术中还包括一种电解二氧化碳还原系统，其包含如前述任一项中所述的二氧化碳电解槽模块，更包括：一阴极反应物槽，用以储存一阴极反应物，其中该阴极反应物包括co2、h2o、h+或oh-的化合物；一质量流量控制单元，连通该阴极反应物槽，用以接受该阴极反应物的流量，并取得一质量流速率；一纯水槽，用以储存清洗用的一纯水洗涤液，用以洗涤该二氧化碳电解槽模块；一第一流体多通阀，具有一第一入水口且与该质量流量控制单元连接、一第二入水口且与该纯水槽连接、以及一第一出水口且与该二氧化碳电解槽模块连接；一电解液储存槽，用以储存一阳极反应物，其中该阳极反应物包括1a族离子、oh-、co32-、h2o或po43-的化合物，并连通该二氧化碳电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二氧化碳电解槽模块，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该第一端板具有至少一第一固定孔，该第二端板具有对应于该至少一第一固定孔的至少一第二固定孔，并经由至少一第一固定组件以及至少一第二固定组件通过该至少一第一固定孔与该至少一第二固定孔互相结合以固定该第一端板与该第二端板，使该第一端板、该第二端板与该电堆组件构成该二氧化碳电解槽模块。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该电堆组件更包括至少一限位槽，该限位槽供一用以辅助固定该第一端板、该第二端板、该第一绝缘板、该第二绝缘板、该阳极流道板、该阴极流道板位置的限位棒穿过。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该离子交换膜为一碱性离子交换膜、酸性离子交换膜或双极膜。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阳极流道板更包括一阳极流道面，其凹设于该阳极流道板，并于该阳极流道面上凸设该阳极流道。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阴极流道板更包括一阴极流
7.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阳极流道与该阴极流道包括栅状流道、蛇形流道或指叉式流道。
8.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阳极触媒为一气体扩散电极并包括一阳极催化剂层与一阳极气体扩散层，且该阳极催化剂层与该离子交换膜的该第一表面接触，该阳极气体扩散层与该阳极流道板的该阳极流道接触。
9.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阳极触媒为铱、镍、铂、铁或上述金属的氧化物或上述的组合材料所制成。
10.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阴极触媒为一气体扩散电极并包括一阴极催化剂层与一阴极气体扩散层，且该阴极催化剂层与该离子交换膜的该第二表面接触，该阴极气体扩散层与该阴极流道板的该阴极流道接触。
11.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阴极触媒为铜、铁、银、钴、镍、铱、铂、金、钛、钌、铑或上述金属的碳化物、氧化物、碳氮化合物或上述的组合材料所制成。
12.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该至少两个阻气垫片皆具有一厚度，用以控制该第一容置空间及该第二容置空间的高度，并调整该第一间隙与该第二间隙的一压缩率。
13.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阻气垫片为聚丙烯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、铁氟龙或聚醚醚酮基质材料所制成的垫片。
14.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，更包括两个密封垫片，分别密封于该阳极流道板与该阻气垫片之间、以及该阴极流道板与该阻气垫片之间。
15.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该第一端板中的该第一入口及该第一出口与该第二端板中的该第二入口及该第二出口皆设置有一可卸除式转接头，该可卸除式转接头为塑料、不锈钢或金属材质所制成的转接头。
16.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该第一端板中的该第一入口及该第一出口与该第二端板中的该第二入口及该第二出口对角镜像设置。
17.一种电解二氧化碳还原系统，其特征在于，包含如权利要求1至16中任一项所述的二氧化碳电解槽模块，更包括：
18.根据权利要求17所述的电解二氧化碳还原系统，其特征在于，该第一端板中的该第一入口用以流入该阴极反应物或该纯水洗涤液，及该第一出口用以流出该阴极生成物或该废液。
19.根据权利要求17所述的电解二氧化碳还原系统，其特征在于，该第二端板中的该第二入口及该第二出口分别用以流入该阳极反应物及流出电解反应后加热过的该阳极反应物。
20.一种适用于权利要求17所述的电解二氧化碳还原系统的还原方法，其特征在于，包含下列步骤：
21.根据权利要求20所述的还原方法，其特征在于，还包含下列步骤：
22.根据权利要求20所述的还原方法，其特征在于，还包含下列步骤：当该二氧化碳电解槽模块于电解反应后流出加热过的该阳极反应物时，通过该电解液循环冷却模块冷却该阳极反应物，并使该阳极反应物流回该电解液储存槽。
...【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳电解槽模块，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该第一端板具有至少一第一固定孔，该第二端板具有对应于该至少一第一固定孔的至少一第二固定孔，并经由至少一第一固定组件以及至少一第二固定组件通过该至少一第一固定孔与该至少一第二固定孔互相结合以固定该第一端板与该第二端板，使该第一端板、该第二端板与该电堆组件构成该二氧化碳电解槽模块。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该电堆组件更包括至少一限位槽，该限位槽供一用以辅助固定该第一端板、该第二端板、该第一绝缘板、该第二绝缘板、该阳极流道板、该阴极流道板位置的限位棒穿过。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该离子交换膜为一碱性离子交换膜、酸性离子交换膜或双极膜。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阳极流道板更包括一阳极流道面，其凹设于该阳极流道板，并于该阳极流道面上凸设该阳极流道。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阴极流道板更包括一阴极流道面，其凹设于该阴极流道板，并于该阴极流道面上凸设该阴极流道。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阳极流道与该阴极流道包括栅状流道、蛇形流道或指叉式流道。
8.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阳极触媒为一气体扩散电极并包括一阳极催化剂层与一阳极气体扩散层，且该阳极催化剂层与该离子交换膜的该第一表面接触，该阳极气体扩散层与该阳极流道板的该阳极流道接触。
9.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阳极触媒为铱、镍、铂、铁或上述金属的氧化物或上述的组合材料所制成。
10.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阴极触媒为一气体扩散电极并包括一阴极催化剂层与一阴极气体扩散层，且该阴极催化剂层与该离子交换膜的该第二表面接触，该阴极气体扩散层与该阴极流道板的该阴极流道接触。
11.根据权利要求1所述的二氧化碳电解槽模块，其特征在于，该阴极触媒为铜、铁、银、钴、镍、...
【专利技术属性】
技术研发人员：林依蓉，吴御廷，
申请(专利权)人：科净能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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