CN115888618A - 一种电热协同催化二氧化碳转化的反应装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电热协同催化二氧化碳转化的反应装置及方法。本发明的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，包括电压控制单元和温度控制单元，通过电压控制单元控制流经热阻丝的电流强度，通过温度控制单元控制热阻丝的温度；反应时同时调控热阻丝表面催化剂所处的电场强度以及所处的温度，使催化剂同时暴露在电场和热场环境中，加速催化剂表面电子的传递和迁移，有助于二氧化碳催化反应的进行，具有反应温度低、产物选择性高，能耗低的优点；电场可以降低催化还原所需的反应温度，能够激发热电子的产生，吸附的中间体在电场和热电子的作用下可以起到过渡的作用，参与到催化还原反应中，实现二氧化碳的循环经济利用和转化。

Description

一种电热协同催化二氧化碳转化的反应装置及方法

技术领域

本发明涉及二氧化碳转化技术领域，尤其涉及一种电热协同催化二氧化碳转化的反应装置及方法。

背景技术

二氧化碳是大气中含量最多的温室气体，约占大气总量的0.03％。回顾过去三十年的全球CO₂的排放量，从1990年的205亿吨增加到2020年的315亿吨，增幅超过50％。相应地，大气中CO₂浓度到2020年达到了412ppm，比安全上限350ppm高出18％。为了减缓二氧化碳在大气中的含量，当下亟需开发先进的技术来减少大气中CO₂浓度。目前可行的策略主要包括：减少CO₂的排放，存储CO₂，转化CO₂。从源头上减少CO₂的排放需要工业生产进行绿色改革，与这两者相比，将CO₂转化为C1化学品甚至多碳产物，不仅可以减少大气中CO₂的浓度，而且还可以为能源领域提供新的燃料供给，将是一种更有前途的清洁解决方案。

近年来，CO₂转化技术主要集中在生物转化和化学转化。由于生物转化CO₂是利用或模拟植物的光合作用和微生物的自养作用，所以CO₂转化效率和速率有限、能量消耗过多且应用范围窄。相比之下，化学转化CO₂是通过设计催化器件和选取催化剂等条件达到高的转化率和选择性，成为当下研究的热点。化学转化主要是通过化学还原反应将CO₂转化为单碳(一氧化碳、甲醇、甲酸等)和多碳类的碳氢化合物和含氧化合物，主要分为电催化还原、热催化还原、光电化学还原。

但目前传统的单一热或电催化还原CO₂仍然面临产物的选择性低、催化剂稳定性差、反应能耗大等实际问题，成为制约CO₂转化技术的瓶颈。基于目前单一热或电催化还原CO₂存在的问题，有必要对此进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种电热协同催化二氧化碳转化的反应装置及方法，以解决或至少部分解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本发明提供了一种电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，包括：

二氧化碳反应气供气单元，其用于提供二氧化碳反应气；

反应管，其内设有热阻丝，所述热阻丝表面设有催化剂，所述反应管上开设有进气口，所述二氧化碳反应气供气单元与所述进气口连通；

电压控制单元，所述热阻丝两端穿出所述反应管后与所述电压控制单元电连接，所述电压控制单元控制流经热阻丝的电流强度；

温度控制单元；

其中，所述热阻丝两端穿出所述反应管后与所述温度控制单元电连接，所述温度控制单元用于控制所述热阻丝加热；

或，所述反应管上设有加热部件，所述温度控制单元与所述加热部件电连接，所述温度控制单元用于控制所述加热部件加热。

优选的是，所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，还包括：

载气供气单元，其用于提供载气；

气体混合罐，所述二氧化碳反应气供气单元、载气供气单元均与所述气体混合罐连通，所述气体混合罐用于使二氧化碳反应气、载气混合，所述气体混合罐与所述进气口连通。

优选的是，所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，所述二氧化碳反应气供气单元包括：

二氧化碳供气罐，其通过二氧化碳气体管道与所述气体混合罐连通；

甲烷供气罐，其通过甲烷气体管道与所述气体混合罐连通；

氢气供气罐，其通过氢气管道与所述气体混合罐连通；

氨气供气罐，其通过氨气管道与所述气体混合罐连通。

优选的是，所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，所述载气供气单元包括：载气供气罐，所述载气供气罐通过载气管道与所述气体混合罐连通；所述载气包括氩气、氦气、氮气中的至少一种。

优选的是，所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，所述二氧化碳气体管道、甲烷气体管道、氢气管道、氨气管道、载气管道上均设有压力表、开关阀、气体流量计。

优选的是，所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，还包括温度监测单元，所述温度监测单元与所述温度控制单元电连接，所述温度监测单元用于监测催化剂的温度。

优选的是，所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，所述反应管外还罩设有保护罩，所述保护罩用于对反应管进行保温；

所述热阻丝呈直线形或螺旋弯曲形；所述加热部件为缠绕在所述反应管外周的加热带；

所述热阻丝与所述电压控制单元电连接的电路上还设有保护电阻。

优选的是，所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，所述反应管上还开设有出气口；所述反应管外周还设有保温带。

第二方面，本发明还提供了一种电热协同催化二氧化碳转化的反应方法，包括以下步骤：

提供所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置；

二氧化碳反应气经进气口进入反应管；

通过电压控制单元控制流经热阻丝的电流强度；

通过温度控制单元控制热阻丝的温度；

二氧化碳反应气在催化剂、热阻丝的电流强度以及温度的共同作用下发生反应。

优选的是，所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应方法，所述进气口气体的流量为10～200mL/min；

所述电压控制单元的输出电压为直流电压，所述电压控制单元的输出电压强度为0～48V；

所述温度控制单元控制热阻丝的温度为25～800℃。

本发明的一种电热协同催化二氧化碳转化的反应装置及方法、相对于现有技术具有以下技术效果：

本发明的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，包括电压控制单元和温度控制单元，通过电压控制单元控制流经热阻丝的电流强度，通过温度控制单元控制热阻丝的温度；反应时二氧化碳反应气经过反应管的进气口进入反应管内，同时调控热阻丝表面催化剂所处的电场强度以及所处的温度(即热场)，使催化剂同时暴露在电场和热场环境中，加速催化剂表面电子的传递和迁移，有助于二氧化碳催化反应的进行，具有反应温度低、产物选择性高，能耗低的优点；电场可以降低催化还原所需的反应温度，能够激发热电子的产生，在催化反应过程中氢气或甲烷或氨气的裂解和CO₂的C＝O键的断裂和重构，吸附的中间体在电场和热电子的作用下可以起到过渡的作用，参与到催化还原反应中，实现二氧化碳的循环经济利用和转化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明其中一个实施例中电热协同催化二氧化碳转化的反应装置的结构示意图；

图2为本发明另一个实施例中电热协同催化二氧化碳转化的反应装置的结构示意图；

图3为本发明另一个实施例中电热协同催化二氧化碳转化的反应装置的结构示意图；

图4为本发明另一个实施例中电热协同催化二氧化碳转化的反应装置的结构示意图；

图5为本发明另一个实施例中电热协同催化二氧化碳转化的反应装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，如“上”等指示方位或位置的关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，如图1～5所示，包括：

二氧化碳反应气供气单元1，其用于提供二氧化碳反应气；

反应管2，其内设有热阻丝3，热阻丝3表面设有催化剂，反应管2上开设有进气口21，二氧化碳反应气供气单元1与进气口21连通；

电压控制单元4，热阻丝3两端穿出反应管2后与电压控制单元4电连接，电压控制单元4控制流经热阻丝3的电流强度；

温度控制单元5；

其中，热阻丝3两端穿出反应管2后与温度控制单元5电连接，温度控制单元5用于控制热阻丝3加热；

或，反应管2上设有加热部件6，温度控制单元5与加热部件6电连接，温度控制单元5用于控制加热部件6加热。

本申请的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，包括二氧化碳反应气供气单元1、反应管2、热阻丝3、电压控制单元4、温度控制单元5、加热部件6；二氧化碳反应气供气单元1提供的二氧化碳反应气经过反应管2的进气口21进入反应管2内；反应管2内设置热阻丝3，热阻丝3表面设有催化剂，热阻丝3两端穿出反应管2后电连接与电压控制单元4，电压控制单元4可以输出可变电压，通过调控电压控制单元4的输出电压，即可调节流经热阻丝3的电流强度，这样即可调控热阻丝3表面催化剂所处的电场强度；同时，热阻丝3两端穿出反应管2后与温度控制单元5电连接，温度控制单元5用于控制热阻丝3加热至预设温度，这样即可调控热阻丝3表面催化剂所处的温度(即热场)；热阻丝3同时与电压控制单元4、温度控制单元5电连接，此时热阻丝3可同时充当电流导线、内部热源及催化剂载体；而在另一种方式中，通过在反应管2上设置加热部件6，该加热部件6与温度控制单元5电连接，利用温度控制单元5控制加热部件6加热至预设温度，由于热阻丝3位于反应管2内，通过该方法也可以调控热阻丝3表面催化剂所处的温度(即热场)；热阻丝3仅与电压控制单元4电连接，此时热阻丝3仅充当电流导线及催化剂载体而不充当内部热源；本申请中所涉及的电压控制单元4、温度控制单元5均通过现有技术实现，本申请并未对其本身进行改进；在使用过程中，二氧化碳反应气经过反应管2的进气口21进入反应管2内，同时调控热阻丝3表面催化剂所处的电场强度以及所处的温度(即热场)，使催化剂同时暴露在电场和热场环境中，加速催化剂表面电子的传递和迁移，有助于二氧化碳催化反应的进行，具有反应温度低、产物选择性高，能耗低的优点；具体而言，电场可以降低催化还原所需的反应温度，能够激发热电子的产生，在催化反应过程中氢气或甲烷或氨气的裂解和CO₂的C＝O键的断裂和重构，吸附的中间体在电场和热电子的作用下可以起到过渡的作用，参与到催化还原反应中，实现二氧化碳的循环经济利用和转化。

在评估二氧化碳催化转化反应的过程中，利用单独的传统加热炉作为热源的经济成本过高，反应热力学所需温度高达500℃以上，加热升温需要很长时间，冗长的加热时间导致一个实验周期增加约2～4h，并且催化剂长时间处于高温条件下极易发生催化剂烧结失活现象，在实验周期、实验成本和能源效率等方面还存在许多问题。而本申请的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置的反应温度仅为100～200℃，远低于常规热催化500℃以上才有反应的温度，催化剂暴露在电热协同环境中，具有更加优异的催化活性、选择性和稳定性，系统平衡时间短，运行稳定，产出数据误差较小。相对传统热催化设备运行时间长、成本高，本装置具有突出的优势。

在一些实施例中，热阻丝3表面通过溅射或沉积的方式担载活性催化剂，提高了催化剂利用效率，极大地节约了成本；具体的，催化剂包括氧化铜、氧化钌以及氧化铜和其它金属氧化物的复合物或者氧化钌和其它金属氧化物的复合物。

在一些实施例中，还包括：

载气供气单元7，其用于提供载气；

气体混合罐8，二氧化碳反应气供气单元1、载气供气单元7均与气体混合罐8连通，气体混合罐8用于使二氧化碳反应气、载气混合，气体混合罐8与进气口21连通。

在上述实施例中，载气供气单元7提供的载气与二氧化碳反应气供气单元1提供的二氧化碳反应气进入到气体混合罐8中混合，二氧化碳反应气和载气混合后的混合气体经进气口21进入反应管2内进行反应。

在一些实施例中，二氧化碳反应气供气单元1包括：

二氧化碳供气罐10，其通过二氧化碳气体管道与气体混合罐8连通；

甲烷供气罐11，其通过甲烷气体管道与气体混合罐8连通；

氢气供气罐12，其通过氢气管道与气体混合罐8连通；

氨气供气罐13，其通过氨气管道与气体混合罐8连通。

上述实施例中，二氧化碳反应气供气单元1包括二氧化碳供气罐10、甲烷供气罐11、氢气供气罐12、氨气供气罐13，其分别提供二氧化碳气体、甲烷气体、氢气、氨气，通过选择性的选择不同的气体，可发生不同的反应；例如使二氧化碳和氢气发生二氧化碳加氢反应，使二氧化碳和甲烷发生二氧化碳-甲烷催化重整(DRM)反应，使二氧化碳、氢气和氨气发生二氧化碳-氢气-氨气重整反应。

在一些实施例中，载气供气单元7包括：载气供气罐，载气供气罐通过载气管道与气体混合罐8连通；载气包括氩气、氦气、氮气中的至少一种。

在一些实施例中，二氧化碳气体管道、甲烷气体管道、氢气管道、氨气管道、载气管道上均设有压力表14、开关阀15、气体流量计16。

上述实施例中，通过在不同的管道上设置压力表14、开关阀15、气体流量计16，可以起到控制相应气体的流出及流出压力、流量。

在一些实施中，在气体混合罐8与进气口21之间的管道上同样设置压力表14、开关阀15、气体流量计16。

在一些实施例中，还包括温度监测单元9，温度监测单元9与温度控制单元5电连接，温度监测单元9用于监测催化剂的温度。

在上述实施例中，温度监测单元9用于监测催化剂的温度，具体的，温度监测单元9可为电阻传感温度计和热电偶传感温度计，温度控制单元5可以显示温度监测单元9监测的催化剂当前的温度，同时，温度控制单元5还可以显示需要设定的目标温度。

在一些实施例中，电压控制单元4可以显示电压和电流的示数。

在一些实施例中，反应管2外还罩设有保护罩20，保护罩20用于对反应管进行保温，保护罩20为透明的亚力克保护罩。

在一些实施例中，热阻丝3呈直线形或螺旋弯曲形，具体的，螺旋弯曲可为蛇形缠绕、圆圈弯曲等。

在一些实施例中，热阻丝3为与电压控制单元4可拆卸连接的低电阻导线，长度为50～600mm。

在一些实施例中，加热部件6为缠绕在反应管2外周的加热带；温度控制单元5控制加热带进行加热。

在一些实施例中，热阻丝3与电压控制单元4电连接的电路上还设有保护电阻31。保护电阻31可起到防止短路的作用。

在一些实施例中，反应管2上还开设有出气口22；进气口21、出气口22分别位于反应管2两侧，反应完成后的气体经出气口22排出。

在一些实施例中，反应管2外周还设有保温带23，保温带起到对反应管进行保温的作用。

在一些实施例中，反应管2为圆柱形空心石英管，长度为50～600mm，内径为20～50mm，壁厚3～5mm。

具体的，请再次参考图2所示，反应管2中内置一根可拆卸的热阻丝3，热阻丝3呈直线形，热阻丝3与电压控制单元4、温度控制单元5电连接，内置热阻丝3可同时充当电流导线、内部热源及催化剂载体。

请再次参考图3所示，反应管2中内置一根可拆卸的热阻丝3，热阻丝3呈螺旋弯曲形，热阻丝3与电压控制单元4、温度控制单元5电连接；温度控制单元5控制反应管2内热阻丝3加热，温度控制单元5可以控制热阻丝3，可以自动通电或断电；温度控制单元5电连接温度监测单元9，具体的，温度监测单元9为热电偶传感温度计，用于监测催化剂的温度；同时，反应管2外周还缠绕有保温带23由于对反应管2进行保温，反应管2外罩设有亚力克保护罩。

请再次参考图4所示，反应管2中内置一根可拆卸的热阻丝3，热阻丝3呈螺旋弯曲形，反应管2外包裹有加热部件，具体为加热带，温度控制单元5与加热带电连接，用于控制加热带加热；热阻丝3与电压控制单元4电连接，且热阻丝3与电压控制单元4的电路上还串联有保护电阻31防止短路。

请再次参考图5所示，反应管2中内置一根可拆卸的热阻丝3，热阻丝3呈直线形，反应管2外包裹有加热带；热阻丝3与电压控制单元4的电路上串联有保护电阻31防止短路。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种电热协同催化二氧化碳转化的反应方法，包括以下步骤：

S1、提供上述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置；

S2、二氧化碳反应气经进气口进入反应管；

S3、通过电压控制单元控制流经热阻丝的电流强度；

S4、通过温度控制单元控制热阻丝的温度；

S5、二氧化碳反应气在催化剂、热阻丝的电流强度以及温度的共同作用下发生反应。

在一些实施例中，进气口气体的流量为10～200mL/min，优选为60～120mL/min。

在一些实施例中，电压控制单元的输出电压为直流电压，电压控制单元的输出电压强度为0～48V，具体的电压强度为1V、2V、3V……48V。

在一些实施例中，温度控制单元控制热阻丝的温度为25～800℃，优选为100～300℃，催化还原的温度远低于常规热催化的温度500℃，降低了能源消耗，反应装置工艺简单可行。

以下进一步以具体实施例说明本申请的电热协同催化二氧化碳转化的反应方法，本部分结合具体实施例进一步说明本发明内容，但不应理解为对本发明的限制。如未特别说明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本领域常规试剂、方法和设备。

实施例1

本实施例提供了一种电热协同催化二氧化碳转化的反应方法，包括以下步骤：

S1、提供图4所示的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置；

S2、利用温度控制单元控制加热带加热，使热阻丝以10℃/min升温至100℃；

S3、打开载气供气罐(载气为氮气)，使载气进入气体混合罐，打开二氧化碳供气罐、氢气供气罐，使二氧化碳、氢气进入气体混合罐并与载气混合，打开气体混合罐使混合气体经进气口进入反应管，其中，进入反应管内的气体流量为100mL/min；

S4、利用电压控制单元控制流经热阻丝的电流强度为0.5A，反应管内二氧化碳和氢气在催化剂、电场和热场的共同作用下发生二氧化碳加氢反应，反应产物进入色谱仪，进行定量分析。

实施例2

本实施例提供的电热协同催化二氧化碳转化的反应方法，同实施例1，不同在于，利用电压控制单元控制流经热阻丝的电流强度为1A。

实施例3

本实施例提供的电热协同催化二氧化碳转化的反应方法，同实施例1，不同在于，利用电压控制单元控制流经热阻丝的电流强度为1.5A。

实施例4

本实施例提供的电热协同催化二氧化碳转化的反应方法，同实施例1，不同在于，利用电压控制单元控制流经热阻丝的电流强度为2A。

实施例5

本实施例提供的电热协同催化二氧化碳转化的反应方法，同实施例1，不同在于，利用电压控制单元控制流经热阻丝的电流强度为1.5A。

对比例1

本对比例提供了一种电热协同催化二氧化碳转化的反应方法，包括以下步骤：

S1、提供图4所示的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置；

S2、打开载气供气罐(载气为氮气)，使载气进入气体混合罐，打开二氧化碳供气罐、氢气供气罐，使二氧化碳、氢气进入气体混合罐并与载气混合，打开气体混合罐使混合气体经进气口进入反应管，其中，进入反应管内的气体流量为100mL/min；

S3、利用电压控制单元控制流经热阻丝的电流强度为1A，反应管内二氧化碳和氢气在催化剂、电场作用下发生二氧化碳加氢反应，反应产物进入色谱仪，进行定量分析。

对比例2

本对比例提供了一种电热协同催化二氧化碳转化的反应方法，包括以下步骤：

S1、提供图4所示的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置；

S2、利用温度控制单元控制加热带加热，使热阻丝以10℃/min升温至100℃；

S3、打开载气供气罐(载气为氮气)，使载气进入气体混合罐，打开二氧化碳供气罐、氢气供气罐，使二氧化碳、氢气进入气体混合罐并与载气混合，打开气体混合罐使混合气体经进气口进入反应管，其中，进入反应管内的气体流量为100mL/min；反应管内二氧化碳和氢气在催化剂、热场的作用下发生二氧化碳加氢反应，反应产物进入色谱仪，进行定量分析。

以上实施例和对比例分别对比了电场和热场同时存在对CO₂催化转化的影响、单一温度对CO₂催化转化的影响、单一电流对CO₂催化转化的影响，研究发现，电场和热场同时存在时具有最优异的催化效果。

上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，其特征在于，包括：

二氧化碳反应气供气单元，其用于提供二氧化碳反应气；

反应管，其内设有热阻丝，所述热阻丝表面设有催化剂，所述反应管上开设有进气口，所述二氧化碳反应气供气单元与所述进气口连通；

电压控制单元，所述热阻丝两端穿出所述反应管后与所述电压控制单元电连接，所述电压控制单元控制流经热阻丝的电流强度；

温度控制单元；

其中，所述热阻丝两端穿出所述反应管后与所述温度控制单元电连接，所述温度控制单元用于控制所述热阻丝加热；

或，所述反应管上设有加热部件，所述温度控制单元与所述加热部件电连接，所述温度控制单元用于控制所述加热部件加热。

2.如权利要求1所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，其特征在于，还包括：

载气供气单元，其用于提供载气；

气体混合罐，所述二氧化碳反应气供气单元、载气供气单元均与所述气体混合罐连通，所述气体混合罐用于使二氧化碳反应气、载气混合，所述气体混合罐与所述进气口连通。

3.如权利要求2所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，其特征在于，所述二氧化碳反应气供气单元包括：

二氧化碳供气罐，其通过二氧化碳气体管道与所述气体混合罐连通；

甲烷供气罐，其通过甲烷气体管道与所述气体混合罐连通；

氢气供气罐，其通过氢气管道与所述气体混合罐连通；

氨气供气罐，其通过氨气管道与所述气体混合罐连通。

4.如权利要求3所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，其特征在于，所述载气供气单元包括：载气供气罐，所述载气供气罐通过载气管道与所述气体混合罐连通；所述载气包括氩气、氦气、氮气中的至少一种。

5.如权利要求4所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，其特征在于，所述二氧化碳气体管道、甲烷气体管道、氢气管道、氨气管道、载气管道上均设有压力表、开关阀、气体流量计。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，其特征在于，还包括温度监测单元，所述温度监测单元与所述温度控制单元电连接，所述温度监测单元用于监测催化剂的温度。

7.如权利要求1至5中任一项所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，其特征在于，所述反应管外还罩设有保护罩，所述保护罩用于对反应管进行保温；

所述热阻丝呈直线形或螺旋弯曲形；所述加热部件为缠绕在所述反应管外周的加热带；

所述热阻丝与所述电压控制单元电连接的电路上还设有保护电阻。

8.如权利要求1至5中任一项所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置，其特征在于，所述反应管上还开设有出气口；所述反应管外周还设有保温带。

9.一种电热协同催化二氧化碳转化的反应方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供如权利要求1～8任一所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应装置；

二氧化碳反应气经进气口进入反应管；

通过电压控制单元控制流经热阻丝的电流强度；

通过温度控制单元控制热阻丝的温度；

二氧化碳反应气在催化剂、热阻丝的电流强度以及温度的共同作用下发生反应。

10.如权利要求9所述的电热协同催化二氧化碳转化的反应方法，其特征在于，所述进气口气体的流量为10～200mL/min；

所述电压控制单元的输出电压为直流电压，所述电压控制单元的输出电压强度为0～48V；

所述温度控制单元控制热阻丝的温度为25～800℃。

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