CN114855218A - 一种基于微纳气泡辅助的电化学反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微纳气泡辅助的电化学反应器，包括阴极组件，具有流道以及置于流道内的阴极催化剂；阳极组件，所述阳极组件与所述阴极组件之间由离子交换膜隔离；微纳气泡生成组件，所述微纳气泡生成组件与所述流道连通，所述微纳气泡生成组件产生的微纳气泡于所述流道内穿流并经过所述阴极催化剂。本发明的反应器集成了二氧化碳微纳气泡生成组件，微纳气泡通入电化学反应器后会在反应器内形成稳定气‑液两相流动，并在电极表面形成扰动，有助于强化反应产物的脱附和传递。
Description
技术领域
本发明属于有机化合物合成技术领域，具体涉及到一种基于微纳气泡辅助的电化学反应器。
背景技术
电化学还原二氧化碳制碳氢化合物是一种电能直接驱动的气-液-固多相电催化反应。电化学二氧化碳还原反应是一个同时需要气 (二氧化碳分子)-液(电解液中的氢离子)-固(电极表面反应活性位点)参与的多相催化反应，二氧化碳分子和氢离子的供给、电极表面催化剂的本征活性等均会对二氧化碳转化产生关键影响。然而，由于二氧化碳的在水中的溶解度极低(0.034mol/L)且二氧化碳本身反应活化能垒高，电极表面竞争性的析氢反应(氢离子还原成氢气)导致二氧化碳还原反应产物选择性差，极大的抑制了电催化二氧化碳转化技术的工业应用。
目前，已有研究分别从构建超疏水电极表面[P.Yue,Q.Fu,J.Li,L.Zhang,L.Xing,Z.Kang,Q.Liao,X.Zhu,Triple-phase electrocatalysis for the enhanced CO2reduction to HCOOH on a hydrophobic surface,Chem.Eng.J.405(2021)126975.]、设计基于气体扩散电极新型电化学反应器如碱性流动池[]和膜电极反应器[]等角度出发来强化二氧化碳的供给，并进一步抑制析氢副反应。对于构建超疏水电极表面这类方法，常见的方法是采用氟化物或烷基硫化物等疏水涂层对电极表面进行修饰。疏水涂层的引入会导致电化学还原活性位点(固体)与电解质(液体)之间的接触变差，从而抑制二氧化碳还原电流密度的提升；疏水涂层在长时间运行过程中的稳定性也是存在争议的。而对于基于气体扩散电极的新型电化学反应器，其通过构建疏水多孔层来实现二氧化碳的直接供给，然而如碱性流动池反应器内扩散层长时间运行过程中积盐、膜电极反应器中扩散层内的水淹等问题会导致二氧化碳传递路径堵塞，使得二氧化碳还原性能急剧衰减。
为此，保证二氧化碳的稳定充分供给、确保高效的三相接触(二氧化碳分子、电解液中的氢离子、固态催化剂之间)对提升二氧化碳转化、抑制析氢副反应非常关键。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
本发明的其中一个目的是提供一种基于微纳气泡辅助的电化学反应器，该反应器集成了二氧化碳微纳气泡生成组件，微纳气泡通入电化学反应器后会在反应器内形成稳定气-液两相流动，并在电极表面形成扰动，有助于强化反应产物的脱附和传递。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种基于微纳气泡辅助的电化学反应器，包括，
阴极组件，具有流道以及置于流道内的阴极催化剂；
阳极组件，所述阳极组件与所述阴极组件之间由离子交换膜隔离；
微纳气泡生成组件，所述微纳气泡生成组件与所述流道连通，所述微纳气泡生成组件产生的微纳气泡于所述流道内穿流并经过所述阴极催化剂。
作为本发明基于微纳气泡辅助的电化学反应器的一种优选方案，其中：所述阴极组件包括阴极盖板以及与所述离子交换膜相接触的阴极集流体，所述阴极盖板内设有阴极腔以及与所述阴极腔连通的流体入口和液体出口，所述流体入口、所述液体出口和所述阴极腔形成所述流道，所述阴极催化剂置于所述阴极腔内；
所述阴极集流体覆盖所述阴极腔的开口，所述阴极催化剂与所述阴极集流体之间相互电导通。
作为本发明基于微纳气泡辅助的电化学反应器的一种优选方案，其中：所述阴极腔的中部宽度大于所述阴极腔的两端宽度，所述阴极催化剂与所述阴极腔的两端之间留有间隙。
作为本发明基于微纳气泡辅助的电化学反应器的一种优选方案，其中：所述阴极催化剂为有序孔结构催化剂，由有序孔骨架和催化剂颗粒组成；
所述有序孔骨架包括泡沫金属或多孔碳材料，所述泡沫金属包括泡沫镍、泡沫铜、泡沫钛中的一种；
所述催化剂颗粒包括单金属催化剂或合金催化剂，所述单金属催化剂包括铜、银、金、锡、铟中的一种或多种；所述合金催化剂包括镍铜、镍锡、铜铟、铜银、铜金、铜银金、铜锡金、铜金铟中的一种或多种。
作为本发明基于微纳气泡辅助的电化学反应器的一种优选方案，其中：所述阳极组件包括阳极盖板以及与所述离子交换膜相接触的阳极集流体，所述阳极盖板内设有阳极腔，所述阳极腔内设有阳极催化剂；所述阳极集流体覆盖所述阳极腔的开口，所述阳极催化剂与所述阳极集流体之间相互电导通；
所述阳极腔具有液体入口和液体出口，阳极电解液自所述液体入口至所述液体出口方向穿流并经过所述阳极催化剂。
作为本发明基于微纳气泡辅助的电化学反应器的一种优选方案，其中：所述阳极盖板远离所述阳极集流体的壁面设有阵列的孔，所述阳极催化剂与所述壁面之间留有间隙。
作为本发明基于微纳气泡辅助的电化学反应器的一种优选方案，其中：所述阳极腔内还设有透气隔液膜，所述透气隔液膜覆盖所有的孔。
作为本发明基于微纳气泡辅助的电化学反应器的一种优选方案，其中：所述阳极催化剂为有序孔结构催化剂，所述阳极催化剂由有序孔骨架和催化剂颗粒组成；
所述有序孔骨架包括泡沫金属或多孔碳材料，所述泡沫金属包括泡沫钛、泡沫镍中的一种；
所述催化剂颗粒包括铂、铂碳、氧化铱、镍铁合金、钌、铂钌合金中的一种或多种。
作为本发明基于微纳气泡辅助的电化学反应器的一种优选方案，其中：所述微纳气泡生成组件包括筒体以及置于所述筒体内的微孔陶瓷膜，所述微孔陶瓷膜与所述筒体内壁之间具有间隙，气体入口与所述间隙连通；
所述微孔陶瓷膜具有内部通道，电解液入口与所述内部通道的入口连通；
所述内部通道的出口与所述流道连通。
作为本发明基于微纳气泡辅助的电化学反应器的一种优选方案，其中：所述微纳气泡生成组件包括微通道板和盖板，所述微通道板表面开有微通道槽，所述微通道槽从入口端至出口端单向流通，所述微通道槽的宽度从所述入口端至所述出口端逐级减小；所述微通道板上开设有与所述出口端连通的气泡出口，所述气泡出口与所述流道连通；
所述盖板上具有气体入口和电解液入口，所述盖板覆盖于所述微通道板时，所述气体入口和所述电解液入口分别与所述入口端连通。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种基于微纳气泡辅助的电化学反应器，该反应器集成了二氧化碳微纳气泡生成组件，首先，由于微纳气泡自身比表面积极大且与液体直接存在极大的压差，根据亨利定律，微纳气泡内的气体分子会高效溶解在液体中，可显著提高电解液中二氧化碳的浓度。另外，由于微纳气泡的引入不会阻碍电解液和电极的接触，可在不增加内阻的同时确保氢离子的供给。此外，微纳气泡通入电化学反应器后会在反应器内形成稳定气-液两相流动，并在电极表面形成扰动，有助于强化反应产物的脱附和传递。上述优点均有助于促进二氧化碳向电极表面的高效传输与转化，解决二氧化碳供给不足、析氢副反应等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的阴极组件和阳极组件的连接结构示意图；
图3为本发明阴极盖板的结构示意图；
图4为本发明阳极盖板的结构示意图；
图5为本发明微纳气泡生成组件的第一种实施方式的结构示意图；
图6为本发明采用微纳气泡生成组件的第二种实施方式的结构示意图；
图7为图6中微纳气泡生成组件的微通道槽于入口端处的结构示意图；
图8为图6中微纳气泡生成组件的微通道槽于出口端处的结构示意图；
图9为本发明采用微纳气泡生成组件的第三种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
如图1至图4所示，为本发明的第一个实施例，本实施例提供一种基于微纳气泡辅助的电化学反应器，包括阴极组件100、阳极组件200和微纳气泡生成组件400，阳极组件200与阴极组件100之间由离子交换膜300隔离；
阴极组件100具有流道S以及置于流道S内的阴极催化剂101；微纳气泡生成组件400，微纳气泡生成组件400与流道S连通，微纳气泡生成组件400 产生的微纳气泡于流道S内穿流并经过阴极催化剂101。
其中，阴极组件100包括阴极盖板102以及与离子交换膜300相接触的阴极集流体103，阴极盖板102内设有阴极腔N1以及与阴极腔N1连通的流体入口N1-1和流体出口N1-2，流体入口N1-1、流体出口N1-2和阴极腔N1形成流道S，阴极催化剂101置于阴极腔N1内；阴极腔N1的中部宽度大于阴极腔N1的两端宽度，阴极催化剂101与阴极腔N1的两端之间留有空隙。所述阴极催化剂101的宽度尺寸与阴极盖板的阴极腔N1宽度几何尺寸相当，确保分散有微纳米气泡的电解液在阴极催化剂101内的均匀分布。
阴极盖板102的材质具有耐化学腐蚀性、抗老化性，可选择的材料有聚四氟乙烯PTFE、聚醚醚酮PEEK、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA等。
需要说明的是，阴极催化剂101为有序孔结构催化剂，由有序孔骨架和催化剂颗粒组成；有序孔骨架包括泡沫金属或多孔碳材料，泡沫金属包括泡沫镍、泡沫铜、泡沫钛中的一种；催化剂颗粒包括单金属催化剂或合金催化剂，单金属催化剂包括铜、银、金、锡、铟中的一种或多种；合金催化剂包括镍铜、镍锡、铜铟、铜银、铜金、铜银金、铜锡金、铜金铟中的一种或多种。有序孔骨架一方面可以确保微纳米气泡可以均匀可靠的迁移至负载的催化剂表面进行反应，另一方面也可以将转化过程中生成的气相产物有效脱离，促进活性位点的释放和利用。
阴极集流体103覆盖阴极腔N1的开口，阴极催化剂101与阴极集流体103 之间相互电导通。阴极集流体103可与阴极催化剂101的有序孔骨架焊接，或者紧密贴合确保良好的导电能力。
通过微纳气泡生成组件400采用微纳米气泡直接供给二氧化碳，由于微纳气泡自身比表面积极大且与液体直接存在极大的压差，根据亨利定律，微纳气泡内的气体分子会高效溶解在液体中，可显著提高电解液中二氧化碳的浓度。与此同时，由于微纳气泡的引入不会阻碍电解液和电极的接触，可在不增加内阻的同时确保氢离子的供给。
实施例2
如图2至图4所示，本实施例与上述实施例的区别在于，阳极组件200包括阳极盖板201以及与离子交换膜300相接触的阳极集流体202，阳极盖板201 内设有阳极腔N2，阳极腔N2内设有阳极催化剂203；阳极腔N2的中部宽度大于阳极腔N2的两端宽度，阳极催化剂203与阳极腔N2的两端之间留有空隙。所述阳极催化剂203的宽度尺寸与阴极盖板的阳极腔N2宽度几何尺寸相当，确保分散有微纳米气泡的电解液在阳极催化剂203内的均匀分布。阳极腔N2具有液体入口N2-1和液体出口N2-2，阳极电解液自液体入口N2-1至液体出口N2-2方向穿流并经过阳极催化剂203；优选的，液体入口N2-1和液体出口N2-2位于阳极腔N2的长度方向的两端。
需要说明的是，阳极催化剂203为有序孔结构催化剂，阳极催化剂203由有序孔骨架和催化剂颗粒组成；有序孔骨架包括泡沫金属或多孔碳材料，泡沫金属包括泡沫钛、泡沫镍中的一种；催化剂颗粒包括铂、铂碳、氧化铱、镍铁合金、钌、铂钌合金中的一种或多种。
阳极集流体202覆盖阳极腔N2的开口，阳极催化剂203与阳极集流体202 之间相互电导通。阳极集流体202可与阳极催化剂203的有序孔骨架焊接，或者紧密贴合确保良好的导电能力。
阳极盖板201的材质具有耐化学腐蚀性、抗老化性，可选择的材料有聚四氟乙烯PTFE、聚醚醚酮PEEK、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA等。
应说明的是，阳极盖板201远离阳极集流体202的壁面201a设有阵列的孔N2-3，阳极催化剂203与壁面201a之间留有空隙，上方留下的空隙为阳极生成的氧气泡的脱离提供传输路径。其中，阳极腔N2内还设有透气隔液膜204，透气隔液膜204覆盖所有的孔N2-3，可确保氧气的及时排出。
通过在阳极腔N2内布置有序孔结构的阳极催化剂203，一方面，有序孔结构可以为阳极生成的氧气泡的传输提供路径，降低传质过电位；另外，有序孔道内内氧气泡生成自发形成的气液两相流动也可促进氧气组分的脱离，保障催化剂的高效利用；此外，有序孔结构亦可提供更多的活性位点，促进阳极产氧性能的提升，降低动力学过电位。
实施例3
如图1至图5所示，本实施例与上述实施例的区别在于，微纳气泡生成组件400包括筒体401以及置于筒体401内的微孔陶瓷膜402，微孔陶瓷膜402 与筒体401内壁之间具有间隙，气体入口403与筒体内腔N3连通；微孔陶瓷膜402具有内部通道402a，电解液入口404与内部通道402a的入口连通；内部通道402a的出口与流道S连通。
具体的，筒体401两端具有封板407，筒体401内可以阵列有多个微孔陶瓷膜402，如图所示，除筒体401轴线处的微孔陶瓷膜402外，还在外侧环形阵列了6个微孔陶瓷膜402，微孔陶瓷膜402的轴向两端分别穿过筒体401的封板407，并通过密封件封堵微孔陶瓷膜402与封板407之间的间隙，如此，微孔陶瓷膜402的内部通道402a与筒体内腔N3之间密封隔离。
筒体401两端的封板407分别连接有罩体406，罩体406能够完全遮罩全部的微孔陶瓷膜402，罩体406远离封板407处具有开口，因此，一端的罩体 406开口形成电解液入口404，另一端的罩体406开口则形成气泡出口405。
电解液通过电解液入口404进入后沿微孔陶瓷膜402的内部通道402a流动，气体则通过气体入口403进入筒体内腔N3，在微孔陶瓷膜402的作用下，气体通过微孔陶瓷膜402被电解液剪切，在电解液中形成微纳米气泡，最终从气泡出口405排出进入阴极组件100的流道S内。
实施例4
如图6至图8所示，本实施例与上述实施例的区别在于，微纳气泡生成组件400包括微通道板410和盖板420，微通道板410表面开有微通道槽411，微通道槽411从入口端411a至出口端411b单向流通，微通道槽411的宽度从入口端411a至出口端411b逐级减小。如图所示，为微通道槽411的入口端411a 的结构示意图，微通道槽411在入口端411a的宽度最大，向出口端411b延伸时，分成三个宽度减小的二级微通道，继续向出口端411b延伸，每个二级微通道分成两个宽度进一步减小的三级微通道，继续向出口端411b延伸，每个三级微通道分成两个宽度进一步减小的四级微通道，以此类推，直至达到预设的气泡粒径大小。如图所示，为微通道槽411的出口端411b的结构示意图，微通道槽411在出口端411b形成将全部末级微通道连通的连通槽，并在连通槽处开设气泡出口411c。
盖板420上具有气体入口430和电解液入口440，盖板420覆盖于微通道板 410时，气体入口430和电解液入口440分别与入口端411a连通。
其中，微通道板410安装于阴极盖板102侧部的流体入口N1-1处，微通道板410的气泡出口411c与流体入口N1-1相对并相互连通，盖板420则安装于微通道板410表面，气体入口430和电解液入口440朝向外侧，便于外部连接。
实施例5
如图7至图9所示，本实施例与上述实施例的区别在于，本实施例5的微纳气泡生成组件400的安装位置与实施例4不同，本实施例5的微纳气泡生成组件400安装于阴极组件100的底部，此时，于阴极盖板102的底部开设入口，将侧部的流体入口N1-1和流体出口N1-2通过密封塞500封堵。
此时，可以将微通道板410和盖板420制成与阴极盖板102尺寸相似的矩形，通过螺栓从上而下贯穿，可以直接将阴极组件100、阳极组件200和微纳气泡生成组件400全部紧固，便于安装。
本发明通过采用微纳米气泡直接供给二氧化碳，由于微纳气泡自身比表面积极大且与液体直接存在极大的压差，根据亨利定律，微纳气泡内的气体分子会高效溶解在液体中，可显著提高电解液中二氧化碳的浓度。与此同时，由于微纳气泡的引入不会阻碍电解液和电极的接触，可在不增加内阻的同时确保氢离子的供给。
本发明通过在阴极腔室内布置有序孔结构阴极催化剂，首先，有序孔结构可以确保富含微纳米气泡的电解液可以均匀分布在阴极催化剂内，保障二氧化碳的供给；另外，有序孔道内微纳米气泡形成的气液两相流动也可促进产物的脱离，保障反应的正向进行；此外，有序孔结构亦可提供更多的活性位点，促进二氧化碳的高效转化。
本发明通过在阳极腔室内布置有序孔结构阴极催化剂，一方面，有序孔结构可以为阳极生成的氧气泡的传输提供路径，降低传质过电位；另外，有序孔道内内氧气泡生成自发形成的气液两相流动也可促进氧气组分的脱离，保障催化剂的高效利用；此外，有序孔结构亦可提供更多的活性位点，促进阳极产氧性能的提升，降低动力学过电位。
总的来说，本发明具有结构简单，集成度高、安全便捷等特点，在化学化工、能源环境等领域具有很好的应用前景。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于微纳气泡辅助的电化学反应器，其特征在于：包括，
阴极组件(100)，具有流道(S)以及置于所述流道(S)内的阴极催化剂(101)；
阳极组件(200)，所述阳极组件(200)与所述阴极组件(100)之间由离子交换膜(300)隔离；以及，
微纳气泡生成组件(400)，所述微纳气泡生成组件(400)与所述流道(S)连通，所述微纳气泡生成组件(400)产生的微纳气泡于所述流道(S)内穿流并经过所述阴极催化剂(101)。
2.如权利要求1所述的基于微纳气泡辅助的电化学反应器，其特征在于：所述阴极组件(100)包括阴极盖板(102)以及与所述离子交换膜(300)相接触的阴极集流体(103)，所述阴极盖板(102)内设有阴极腔(N1)以及与所述阴极腔(N1)连通的流体入口(N1-1)和流体出口(N1-2)，所述流体入口(N1-1)、所述流体出口(N1-2)和所述阴极腔(N1)形成所述流道(S)，所述阴极催化剂(101)置于所述阴极腔(N1)内；
所述阴极集流体(103)覆盖所述阴极腔(N1)的开口，所述阴极催化剂(101)与所述阴极集流体(103)之间相互电导通。
3.如权利要求2所述的基于微纳气泡辅助的电化学反应器，其特征在于：所述阴极腔(N1)的中部宽度大于所述阴极腔(N1)的两端宽度，所述阴极催化剂(101)与所述阴极腔(N1)的两端之间留有间隙。
4.如权利要求2或3所述的基于微纳气泡辅助的电化学反应器，其特征在于：所述阴极催化剂(101)为有序孔结构催化剂，由有序孔骨架和催化剂颗粒组成；
所述有序孔骨架包括泡沫金属或多孔碳材料，所述泡沫金属包括泡沫镍、泡沫铜、泡沫钛中的一种；
所述催化剂颗粒包括单金属催化剂或合金催化剂，所述单金属催化剂包括铜、银、金、锡、铟中的一种或多种；所述合金催化剂包括镍铜、镍锡、铜铟、铜银、铜金、铜银金、铜锡金、铜金铟中的一种或多种。
5.如权利要求1～3中任一项所述的基于微纳气泡辅助的电化学反应器，其特征在于：所述阳极组件(200)包括阳极盖板(201)以及与所述离子交换膜(300)相接触的阳极集流体(202)，所述阳极盖板(201)内设有阳极腔(N2)，所述阳极腔(N2)内设有阳极催化剂(203)；所述阳极集流体(202)覆盖所述阳极腔(N2)的开口，所述阳极催化剂(203)与所述阳极集流体(202)之间相互电导通；
所述阳极腔(N2)具有液体入口(N2-1)和液体出口(N2-2)，阳极电解液自所述液体入口(N2-1)至所述液体出口(N2-2)方向穿流并经过所述阳极催化剂(203)。
6.如权利要求5所述的基于微纳气泡辅助的电化学反应器，其特征在于：所述阳极盖板(201)远离所述阳极集流体(202)的壁面(201a)设有阵列的孔(N2-3)，所述阳极催化剂(203)与所述壁面(201a)之间留有间隙。
7.如权利要求6所述的基于微纳气泡辅助的电化学反应器，其特征在于：所述阳极腔(N2)内还设有透气隔液膜(204)，所述透气隔液膜(204)覆盖所有的孔(N2-3)。
8.如权利要求6或7所述的基于微纳气泡辅助的电化学反应器，其特征在于：所述阳极催化剂(203)为有序孔结构催化剂，所述阳极催化剂(203)由有序孔骨架和催化剂颗粒组成；
所述有序孔骨架包括泡沫金属或多孔碳材料，所述泡沫金属包括泡沫钛、泡沫镍中的一种；
所述催化剂颗粒包括铂、铂碳、氧化铱、镍铁合金、钌、铂钌合金中的一种或多种。
9.如权利要求1～3、6、7中任一项所述的基于微纳气泡辅助的电化学反应器，其特征在于：所述微纳气泡生成组件(400)包括筒体(401)以及置于所述筒体(401)内的微孔陶瓷膜(402)，所述微孔陶瓷膜(402)与所述筒体(401)内壁之间具有间隙(N3)，气体入口(403)与所述间隙(N3)连通；
所述微孔陶瓷膜(402)具有内部通道(402a)，电解液入口(404)与所述内部通道(402a)的入口连通；
所述内部通道(402a)的出口与所述流道连通。
10.如权利要求1～3、6、7中任一项所述的基于微纳气泡辅助的电化学反应器，其特征在于：所述微纳气泡生成组件(400)包括微通道板(410)和盖板(420)，所述微通道板(410)表面开有微通道槽(411)，所述微通道槽(411)从入口端(411a)至出口端(411b)单向流通，所述微通道槽(411)的宽度从所述入口端(411a)至所述出口端(411b)逐级减小；所述微通道板(410)上开设有与所述出口端(411b)连通的气泡出口(411c)，所述气泡出口(411c)与所述流道连通；
所述盖板(420)上具有气体入口(430)和电解液入口(440)，所述盖板(420)覆盖于所述微通道板(410)时，所述气体入口(430)和所述电解液入口(440)分别与所述入口端(411a)连通。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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