ES2795698T3 - Arrangement for the electrolysis of carbon dioxide - Google Patents
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Abstract
Disposición (10) para la electrólisis de dióxido de carbono, que comprende - una célula de electrólisis (11) con un ánodo (13) y un cátodo (15), en la que el ánodo (13) y el cátodo (15) están conectados con una alimentación de corriente (22), en la que el cátodo (15) está configurado como electrodo de difusión de gas, con el que está conectado en un primer lado un espacio de gas (16) y en un segundo lado un espacio de cátodo (14), - un circuito de electrolito (20) que está conectado con la célula de electrólisis (11), para el abastecimiento de un espacio de ánodo (12) y del espacio de cátodo (14) con un electrolito líquido, - una alimentación de gas (17) para la alimentación de gas que contiene dióxido de carbono en el espacio de gas (16), caracterizada porque - el espacio de gas (16) presenta una salida (25) para electrolito, dióxido de carbono y gases de producto de la electrólisis, - la salida (25) está conectada a través de un estrangulador (30) con el circuito de electrolito (20), en la que el estrangulador (30) está configurado para producir una diferencia de presión que puede determinarse entre el espacio de gas (16) y el espacio de cátodo (14) en caso de flujo de una mezcla de gases de producto y electrolito líquido.Arrangement (10) for the electrolysis of carbon dioxide, comprising - an electrolysis cell (11) with an anode (13) and a cathode (15), in which the anode (13) and the cathode (15) are connected to a power supply (22), in which the cathode (15) is configured as a gas diffusion electrode, with which a gas space (16) is connected on a first side and a gas space (16) on a second side cathode (14), - an electrolyte circuit (20) that is connected to the electrolysis cell (11), for supplying an anode space (12) and the cathode space (14) with a liquid electrolyte, - a gas supply (17) for the supply of gas containing carbon dioxide into the gas space (16), characterized in that - the gas space (16) has an outlet (25) for electrolyte, carbon dioxide and gases produced by electrolysis, - the outlet (25) is connected via a choke (30) to the electrolyte circuit (20), wherein the throttle (30) is configured to produce a determinable pressure difference between the gas space (16) and the cathode space (14) in the event of flow of a mixture of product gases and liquid electrolyte.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Disposición para la electrólisis de dióxido de carbonoArrangement for the electrolysis of carbon dioxide
La invención se refiere a una disposición para la electrólisis de dióxido de carbono de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.The invention relates to an arrangement for the electrolysis of carbon dioxide according to the preamble of claim 1.
Mediante la combustión de combustibles fósiles se cubre de manera momentánea aproximadamente el 80 % de la demanda de energía mundial. Mediante estos procesos de combustión se emitieron en el año 2011 a nivel mundial aproximadamente 34000 millones de toneladas de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera. Esta liberación es la vía más sencilla de eliminar también grandes cantidades de CO2 (grandes centrales eléctricas de lignito por encima de 50000 t por día).By burning fossil fuels, approximately 80% of the world's energy demand is momentarily covered. Through these combustion processes, approximately 34,000 million tons of carbon dioxide (CO2) were released into the atmosphere in 2011 worldwide. This release is the simplest way to also remove large amounts of CO2 (large brown coal power plants above 50,000 t per day).
La discusión sobre las repercusiones negativas del gas de efecto invernadero CO2 sobre el clima ha conducido a que se contemple un reciclado de CO2. El CO2 es una molécula fuertemente unida y por tanto puede reducirse sólo con dificultad de nuevo para dar productos aprovechables.The discussion about the negative impact of the greenhouse gas CO2 on the climate has led to the consideration of CO2 recycling. CO2 is a strongly bound molecule and can therefore only be reduced with difficulty again to give usable products.
En la naturaleza se convierte el CO2 mediante fotosíntesis en hidratos de carbono. Este proceso complejo puede reproducirse a escala técnica sólo con mucha dificultad. Una vía practicable técnicamente de manera momentánea la representa la reducción electroquímica del CO2. A este respecto se transforma el dióxido de carbono con alimentación de energía eléctrica en un producto energéticamente de más alta calidad tal como por ejemplo CO, CH4, C2H4 o alcoholes C1-C4. La energía eléctrica a su vez procede preferentemente de fuentes de energía regenerativas tal como energía eólica o energía fotovoltaica.In nature, CO2 is converted by photosynthesis into carbohydrates. This complex process can be reproduced on a technical scale only with great difficulty. A technically practicable way of momentarily is represented by the electrochemical reduction of CO2. In this case, the electrically powered carbon dioxide is converted into an energetically higher quality product such as, for example, CO, CH4, C2H4 or C1-C4 alcohols. The electrical energy in turn preferably comes from regenerative energy sources such as wind energy or photovoltaic energy.
Para la electrolisis de CO2 se usan por regla general metales como catalizadores. El tipo de metal ejerce influencia sobre los productos de la electrólisis. Así se reduce CO2 por ejemplo en Ag, Au, Zn y con limitaciones en Pd, Ga, casi completamente para dar CO, mientras que en cobre puede observarse una pluralidad de hidrocarburos como productos de reducción. Además de metales puros son interesantes también aleaciones de metal así como también mezclas de metal y óxido de metal, que es activo de manera co-catalítica, dado que éstas pueden elevar la selectividad de un determinado hidrocarburo.Metals are generally used as catalysts for the electrolysis of CO2. The type of metal influences the electrolysis products. Thus CO2 is reduced for example in Ag, Au, Zn and with limitations in Pd, Ga, almost completely to give CO, while in copper a plurality of hydrocarbons can be observed as reduction products. In addition to pure metals, metal alloys are also interesting, as well as mixtures of metal and metal oxide, which is cocatalytically active, since these can increase the selectivity of a certain hydrocarbon.
En la electrólisis de CO2 puede usarse un electrodo de difusión de gas (GDE) como cátodo al igual que en la electrólisis de cloro-álcali, para establecer un límite de tres fases entre el electrolito líquido, el CO2 gaseoso y las partículas de plata sólidas. A este respecto se usa una célula de electrólisis, tal como se conoce también por la técnica de células de combustible, con dos cámaras de electrolito, estando separadas las cámaras de electrolito mediante una membrana de intercambio de iones.In CO2 electrolysis, a gas diffusion electrode (GDE) can be used as a cathode, as in chlor-alkali electrolysis, to establish a three-phase boundary between the liquid electrolyte, the gaseous CO2 and the solid silver particles. . In this connection an electrolysis cell is used, as is also known from fuel cell art, with two electrolyte chambers, the electrolyte chambers being separated by an ion exchange membrane.
El electrodo de trabajo es un electrodo de difusión de gas poroso. Éste comprende una red metálica, sobre la que está aplicada una mezcla de PTFE, carbón activo, un catalizador y otros componentes. Éste comprende un sistema de poros en el que penetran los reactivos y reaccionan en las superficies límite de tres fases.The working electrode is a porous gas diffusion electrode. This comprises a metallic mesh, on which a mixture of PTFE, active carbon, a catalyst and other components is applied. This comprises a system of pores into which reactants penetrate and react at the boundary surfaces of three phases.
El contraelectrodo es una chapa cargada con platino o un óxido mixto de iridio. El GDE se encuentra en contacto en un lado con el electrolito. En el otro lado se abastece éste con CO2, que se presiona con sobrepresión a través del GDE (el denominado modo de funcionamiento convectivo). El GDE puede contener a este respecto distintos metales y compuestos metálicos que tienen una acción catalítica sobre el proceso. El modo de funcionamiento de un GDE se conoce por ejemplo por el documento EP 297377 A2, el documento EP 2444526 A2 y el documento EP 2410079 A2.The counter electrode is a plate charged with platinum or a mixed oxide of iridium. The GDE is in contact with the electrolyte on one side. On the other side this is supplied with CO2, which is pressed with excess pressure through the GDE (the so-called convective operating mode). In this regard, GDE can contain various metals and metal compounds that have a catalytic action on the process. The mode of operation of a GDE is known for example from EP 297377 A2, EP 2444526 A2 and EP 2410079 A2.
A diferencia de la electrólisis de cloro-álcali y de la técnica de células de combustible, el producto producido durante la electrólisis de dióxido de carbono es gaseoso y no líquido. Además, el CO2 usado forma sales con el hidróxido alcalino o alcalinotérreo producido a partir del electrolito. Por ejemplo, con el uso de sales de potasio como electrolitos se forma KOH y se producen las sales KHCO3 y K2CO3. Debido a las condiciones de funcionamiento se llega a una cristalización de las sales en y sobre el GDE desde el lado de gas.Unlike chlor-alkali electrolysis and fuel cell technique, the product produced during carbon dioxide electrolysis is gaseous and not liquid. In addition, the CO2 used forms salts with the alkali or alkaline earth hydroxide produced from the electrolyte. For example, with the use of potassium salts as electrolytes KOH is formed and the salts KHCO3 and K2CO3 are produced. Due to the operating conditions a crystallization of the salts in and on the GDE from the gas side occurs.
La reacción electroquímica de CO2 en electrodos de plata se realiza según la siguiente ecuación:The electrochemical reaction of CO2 in silver electrodes is carried out according to the following equation:
cátodo: CO2 2e- H2O ^ CO 2OH-con la contrarreaccióncathode: CO2 2e- H2O ^ CO 2OH- with counter-reaction
ánodo: 6H2O ^ O2 4e- 4H3O+anode: 6H2O ^ O2 4e- 4H3O +
Debido a las condiciones electroquímicas se realiza la compensación de carga de las ecuaciones químicas no de manera uniforme con H3O+ o OH-. A pesar del electrolito ácido se llega en el GDE a valores de pH localmente básicos. Para el funcionamiento de una técnica de células de combustible alcalinas debe estar el oxígeno introducido libre de CO2, dado que de lo contrario se formaría KHCO/K2CO3 de acuerdo con las siguientes ecuaciones:Due to the electrochemical conditions, the charge compensation of the chemical equations is performed not uniformly with H3O + or OH-. Despite the acidic electrolyte, locally basic pH values are reached in the GDE. For the operation of an alkaline fuel cell technique, the oxygen introduced must be free of CO2, since otherwise KHCO / K2CO3 would be formed according to the following equations:
CO2 KOH ^ KHCO3CO2 KOH ^ KHCO3
CO2 2KOH ^ K2CO3 H2O CO2 2KOH ^ K2CO3 H2O
El mismo proceso puede observarse ahora también en la electrólisis de CO2, con la diferencia de que el gas alimentado no puede estar libre de CO2. Como consecuencia de esto, tras un tiempo limitado (dependiendo de la densidad de flujo) cristaliza sal en y sobre el GDE desde el lado de gas y obstruye los poros del GDE. La presión de gas aumenta, el g De se carga mucho y se rompe a partir de una determinada presión. Además se retiran del proceso los iones potasio necesarios para el proceso y el espacio de gas se llena poco a poco con sal. Un proceso análogo puede observarse con otros metales alcalinos/alcalinotérreos, por ejemplo cesio.The same process can now also be observed in CO2 electrolysis, with the difference that the supplied gas cannot be CO2-free. As a consequence of this, after a limited time (depending on the flux density) salt crystallizes in and on the GDE from the gas side and clogs the pores of the GDE. The gas pressure increases, the g De is highly charged and breaks from a certain pressure. In addition, the potassium ions necessary for the process are removed from the process and the gas space is gradually filled with salt. A similar process can be observed with other alkali / alkaline earth metals, for example cesium.
Un funcionamiento a largo plazo estable del electrodo de difusión de gas en el intervalo de más de 1000 h no es posible en caso de la electrólisis de CO2, dado que la sal producida obstruye los poros del GDE y por consiguiente éste se vuelve impermeable a gases.A stable long-term operation of the gas diffusion electrode in the interval of more than 1000 h is not possible in the case of CO2 electrolysis, since the salt produced clogs the pores of the GDE and consequently it becomes impermeable to gases .
Los documentos US 2014/291163 A1, US 2013/186771 A1, DE 102013226357 A1 y DE 102013 105605 A1 divulgan otros procedimientos y dispositivos para la electrólisis de CO2.Documents US 2014/291163 A1, US 2013/186771 A1, DE 102013226357 A1 and DE 102013 105605 A1 disclose other methods and devices for the electrolysis of CO2.
El objetivo de la presente invención es indicar una disposición mejorada para la electrólisis de dióxido de carbono, con la que se permita un funcionamiento a largo plazo estable evitando los inconvenientes mencionados anteriormente.The object of the present invention is to indicate an improved arrangement for the electrolysis of carbon dioxide, with which stable long-term operation is allowed avoiding the above-mentioned drawbacks.
Este objetivo se soluciona mediante una disposición con las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes se refieren a configuraciones ventajosas de la disposición.This object is solved by an arrangement with the features of claim 1. The dependent claims relate to advantageous configurations of the arrangement.
La disposición de acuerdo con la invención para la electrólisis de dióxido de carbono comprende una célula de electrólisis con un ánodo y un cátodo, en la que están conectados el ánodo y el cátodo con una alimentación de corriente, en la que el cátodo está configurado como electrodo de difusión de gas, con el que está conectado en un primer lado un espacio de gas y en un segundo lado un espacio de cátodo, un circuito de electrolito que está conectado con la célula de electrólisis, para el abastecimiento de un espacio de ánodo y del espacio de cátodo con un electrolito líquido, y una alimentación de gas para la alimentación de gas que contiene dióxido de carbono en el espacio de gas. Además, el espacio de gas presenta una salida para electrolito, dióxido de carbono y gases de producto de la electrólisis y la salida está conectada a través de un estrangulador con el circuito de electrolito, en la que el estrangulador está configurado para producir una diferencia de presión que puede determinarse entre el espacio de gas y el espacio de cátodo en caso de flujo de una mezcla de gases de producto y electrolito líquido.The arrangement according to the invention for the electrolysis of carbon dioxide comprises an electrolysis cell with an anode and a cathode, in which the anode and the cathode are connected with a power supply, in which the cathode is configured as gas diffusion electrode, to which a gas space is connected on a first side and a cathode space on a second side, an electrolyte circuit that is connected to the electrolysis cell, for supplying an anode space and from the cathode space with a liquid electrolyte, and a gas feed for the supply of gas containing carbon dioxide in the gas space. In addition, the gas space has an outlet for electrolyte, carbon dioxide and electrolysis product gases and the outlet is connected through a choke to the electrolyte circuit, in which the choke is configured to produce a difference of The pressure that can be determined between the gas space and the cathode space in the event of a flow of a mixture of product gases and liquid electrolyte.
Por consiguiente se crea una instalación de electrólisis de dióxido de carbono que funciona en el modo "flow-by". El dióxido de carbono se presiona a este respecto no a través del cátodo, o sea el electrodo de difusión de gas, en el lado del catolito (“flow-thmugh”), sino que se conduce pasando por éste hacia el espacio de gas. La diferencia de presión entre el espacio de cátodo y el espacio de gas es baja en el caso de funcionamiento flow-by. Sin embargo, para dejar fluir por un lado de manera suficiente electrolito a través del cátodo para impedir una salinización y por otro lado para evitar también la formación de una película de líquido sobre el lado del espacio de gas del cátodo, se genera y se mantiene una diferencia de presión por medio del estrangulador.Consequently, a carbon dioxide electrolysis plant is created that operates in " flow-by " mode. In this case, the carbon dioxide is pressed not through the cathode, ie the gas diffusion electrode, on the catholyte side ( "flow-thmugh"), but is passed through it into the gas space. The pressure difference between the cathode space and the gas space is low in the case of flow-by operation. However, to allow enough electrolyte to flow through the cathode on the one hand to prevent salinization and on the other hand to also avoid the formation of a liquid film on the gas space side of the cathode, it is generated and maintained a pressure difference by means of the choke.
De las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 1 se desprenden configuraciones ventajosas del dispositivo de acuerdo con la invención. A este respecto puede combinarse la forma de realización según la reivindicación 1 con las características de una de las reivindicaciones dependientes o preferentemente también con aquellas de varias reivindicaciones dependientes. De acuerdo con esto pueden preverse para la disposición aún adicionalmente las siguientes características:Advantageous configurations of the device according to the invention emerge from the claims dependent on claim 1. In this connection, the embodiment according to claim 1 can be combined with the features of one of the dependent claims or preferably also with those of several dependent claims. Accordingly, the following additional features can be provided for the arrangement:
- El estrangulador puede comprender un tubo dispuesto en un ángulo de entre 0° y 80° con respecto a la perpendicular. En una configuración, el estrangulador comprende un tubo que se encuentra perpendicular. El tubo presenta preferentemente una longitud de entre 60 cm y 140 cm, en particular entre 90 cm y 110 cm.- The throttle can comprise a tube arranged at an angle between 0 ° and 80 ° with respect to the perpendicular. In one configuration, the throttle comprises a tube that is perpendicular. The tube preferably has a length between 60 cm and 140 cm, in particular between 90 cm and 110 cm.
- El tubo puede estar dispuesto de manera giratoria. Mediante esto puede modificarse la altura absoluta que puentea el tubo. Debido a ello se modifica a su vez la diferencia de presión provocada por el tubo. Por consiguiente puede ajustarse por tanto una diferencia de presión deseada entre el espacio de gas y el espacio de cátodo mediante un giro del tubo. La diferencia de presión máxima existe cuando el tubo se encuentra perpendicular. Si el tubo está girado hacia la horizontal, la diferencia de presión es próxima a cero.- The tube can be rotatably arranged. By this, the absolute height that the tube bridges can be changed. As a result, the pressure difference caused by the tube is in turn modified. Consequently, a desired pressure difference between the gas space and the cathode space can therefore be set by rotating the tube. The maximum pressure difference exists when the tube is perpendicular. If the tube is turned horizontally, the pressure difference is close to zero.
- El tubo presenta un diámetro interno que corresponde al menos al doble del diámetro interno de la otra conexión entre el espacio de gas y el circuito de electrolito. En particular, el diámetro interno asciende al quíntuple del diámetro interno de la otra conexión. El diámetro interno asciende preferentemente a menos del décuplo del diámetro interno de la otra conexión. En el caso del tubo proporciona la longitud la cantidad de la presión hidrostática, sin embargo el ensanchamiento de la sección transversal permite sólo que se mantenga también el líquido en esta zona del tubo. A este respecto se parte de que las otras conexiones tubulares, o sea en particular otra parte de la conexión entre el espacio de gas y el circuito de electrolito, especialmente entre el recipiente de rebosamiento y el recipiente de electrolito, esté realizada con una sección transversal a ser posible baja para producir un flujo rápido. Mediante la sección transversal más grande del tubo se rompe el flujo de injerto (injertos líquidos en el flujo de gas) y se liberan las burbujas de gas. - The tube has an internal diameter that corresponds to at least twice the internal diameter of the other connection between the gas space and the electrolyte circuit. In particular, the internal diameter is five times the internal diameter of the other connection. The internal diameter is preferably less than ten times the internal diameter of the other connection. In the case of the tube, the length is provided by the amount of the hydrostatic pressure, however the widening of the cross-section only allows the liquid to be maintained in this zone of the tube as well. In this regard, it is assumed that the other tubular connections, that is in particular another part of the connection between the gas space and the electrolyte circuit, in particular between the overflow container and the electrolyte container, is made with a cross section if possible low to produce a rapid flow. The larger cross section of the tube breaks the graft flow (liquid grafts in the gas flow) and the gas bubbles are released.
- La salida está dispuesta preferentemente en el espacio de gas en el lado de la base. Debido a ello, el electrolito que pasa desde el espacio de cátodo hacia el espacio de gas y en el cátodo discurre hacia la base del espacio de gas puede conducirse sin problemas fuera del espacio de gas.- The outlet is preferably arranged in the gas space on the base side. As a result, the electrolyte that passes from the cathode space into the gas space and at the cathode runs towards the base of the gas space can be conducted out of the gas space without problems.
- La salida puede estar conectada a través de una conexión trasera con la alimentación de gas.- The outlet can be connected via a rear connection to the gas supply.
- Puede estar previsto un dispositivo de bombeo para la circulación de dióxido de carbono y gas de producto en el circuito que está formado por el espacio de gas y la conexión trasera.- A pumping device may be provided for the circulation of carbon dioxide and product gas in the circuit that is formed by the gas space and the rear connection.
- La salida está conectada convenientemente con un recipiente de rebosamiento. La salida y un tubo eventualmente conectado conducen electrolito y dióxido de carbono y gases de producto. Para el otro funcionamiento de la célula de electrólisis deben dividirse los gases y el electrolito, lo que se realiza mediante la introducción en el recipiente de rebosamiento. En la base del recipiente de rebosamiento se acumula el electrolito y en la zona por encima del electrolito el dióxido de carbono y eventualmente gases de producto. Convenientemente sigue la conexión trasera para la alimentación de gas en la zona superior del recipiente de rebosamiento, de modo que el dióxido de carbono puede reconducirse sin electrolito. La conducción de electrolito hacia el recipiente de rebosamiento se realiza preferentemente de manera accionada por la fuerza de gravedad.- The outlet is conveniently connected to an overflow container. The outlet and a possibly connected tube carry electrolyte and carbon dioxide and product gases. For the other operation of the electrolysis cell, the gases and the electrolyte must be divided, which is done by introducing them into the overflow vessel. The electrolyte accumulates at the base of the overflow container and carbon dioxide and possibly product gases in the area above the electrolyte. Conveniently, the rear connection for the gas supply follows in the upper region of the overflow vessel, so that the carbon dioxide can be re-routed without electrolyte. The electrolyte conduction to the overflow container is preferably carried out under gravity.
- El recipiente de rebosamiento puede estar construido de manera separada del espacio de gas y por ejemplo puede estar conectado a través de una conexión tubular. El recipiente de rebosamiento puede estar integrado también en el espacio de gas.- The overflow vessel can be constructed separately from the gas space and for example can be connected via a tubular connection. The overflow container can also be integrated into the gas space.
- El recipiente de rebosamiento puede estar unido a través de un estrangulador con el circuito de electrolito, estando configurado el estrangulador para producir una diferencia de presión que puede determinarse entre el espacio de gas y el espacio de cátodo. A este respecto, la diferencia de presión no debe depender de si pasa gas, electrolito o una mezcla de los mismos por el estrangulador. Mediante esto se mantiene la diferencia de presión en un intervalo determinado previamente. Debido a ello se mantiene un flujo constante de electrolito por el electrodo de difusión de gas en el espacio de gas, que impide una salinización, sin embargo por otro lado limita el flujo del electrolito para impedir la cubrición del electrodo de difusión de gas con una película de líquido que reduciría la eficacia de la electrólisis. El estrangulador puede estar dispuesto por ejemplo a una altura media en el recipiente de rebosamiento. Tan pronto como el nivel de líquido en el recipiente de rebosamiento alcance esta altura media, se separa mediante transporte el electrolito por el estrangulador. El nivel de líquido en el recipiente de rebosamiento se mantiene por consiguiente constante a la altura media.The overflow vessel may be connected via a throttle to the electrolyte circuit, the throttle being configured to produce a determinable pressure difference between the gas space and the cathode space. In this regard, the pressure difference should not depend on whether gas, electrolyte or a mixture thereof passes through the choke. By this the pressure difference is kept within a predetermined range. Due to this, a constant flow of electrolyte is maintained by the gas diffusion electrode in the gas space, which prevents salinization, but on the other hand limits the flow of the electrolyte to prevent the covering of the gas diffusion electrode with a liquid film that would reduce the efficiency of electrolysis. The throttle can be arranged for example at a medium height in the overflow container. As soon as the liquid level in the overflow vessel reaches this average height, the electrolyte is transported off the throttle. The liquid level in the overflow container is therefore kept constant at the middle height.
- Un primer detector de la presión puede estar presente en el espacio de gas. Éste proporciona una señal de presión por ejemplo a un dispositivo de control para el control del dispositivo de bloqueo. Un segundo detector de presión puede estar dispuesto en el espacio de cátodo. Éste puede proporcionar igualmente una señal de presión al dispositivo de control. A partir de las dos señales de presión, el dispositivo de control puede determinar la diferencia de presión.- A first pressure sensor may be present in the gas space. This provides a pressure signal for example to a control device for controlling the locking device. A second pressure sensor can be arranged in the cathode space. This can also provide a pressure signal to the control device. From the two pressure signals, the control device can determine the pressure difference.
- Como alternativa puede estar presente un detector de presión diferencial para el espacio de gas y el espacio de cátodo. Éste proporciona directamente una señal para la diferencia de presión a un dispositivo de control.- As an alternative, a differential pressure sensor may be present for the gas space and the cathode space. This directly provides a signal for the pressure difference to a control device.
- La diferencia de presión entre el espacio de gas y el espacio de cátodo se mantiene preferentemente entre 10 y 100 hPa. Este ligero aumento de presión en el lado del gas permite aún un paso suficientemente bueno del electrolito por el electrodo de difusión de gas, por tanto separa bien por lavado las sales y desplaza al mismo tiempo el límite de tres fases aproximadamente hacia el electrodo de difusión de gas. Por consiguiente, se usa un funcionamiento flowby modificado, en el que el gas de producto de partida se presiona ligeramente en el electrodo de difusión de gas. Debido a ello se eleva el rendimiento de gas de producto, por ejemplo monóxido de carbono.- The pressure difference between the gas space and the cathode space is preferably kept between 10 and 100 hPa. This slight pressure increase on the gas side still allows a sufficiently good passage of the electrolyte through the gas diffusion electrode, therefore it washes away the salts well and at the same time shifts the three-phase boundary approximately towards the diffusion electrode. Of gas. Accordingly, a modified flowby operation is used, in which the starting product gas is lightly pressed into the gas diffusion electrode. As a result, the yield of product gas, for example carbon monoxide, is increased.
- El espacio de gas puede comprender promotores de turbulencia. La electrólisis tiene lugar en el funcionamiento flowby, es decir el dióxido de carbono se conduce pasando por el electrodo de difusión de gas y no se presiona a través de éste. Sin módulos adicionales se forma por consiguiente un flujo laminar, con el que es muy baja la velocidad de gas en la superficie del electrodo de difusión de gas. El espacio de gas se modifica por tanto ventajosamente de modo que el gas que se introduce se fluidifica y por consiguiente se rompe la película de flujo en la superficie del cátodo. Debido a ello se produce una mejor penetración del dióxido de carbono en el electrodo de difusión de gas y por consiguiente un mejor rendimiento de gas de producto, por ejemplo CO. Los promotores de turbulencia pueden comprender por ejemplo: canal de flujo, quebrantador de flujo, reducción de la sección transversal.- The gas space can comprise turbulence promoters. Electrolysis takes place in flowby operation , ie the carbon dioxide is conducted past the gas diffusion electrode and is not pressed through it. Without additional modules therefore a laminar flow is formed, with which the gas velocity is very low at the surface of the gas diffusion electrode. The gas space is therefore advantageously modified such that the gas being introduced is fluidized and consequently the flow film on the cathode surface is broken. As a result, there is a better penetration of carbon dioxide into the gas diffusion electrode and consequently a better yield of product gas, for example CO. Turbulence promoters can comprise for example: flow channel, flow breaker, reduction in cross section.
- Los promotores de turbulencia pueden estar configurados de modo que entre el interior y la superficie del cátodo permanece un espacio de aire de entre 0,1 mm y 5 mm. Debido a ello se consigue ventajosamente que el electrolito que pasa por el electrodo de difusión de gas no humedezca a los promotores de turbulencia y se retenga allí. Esto conduciría a su vez a un flujo reducido de dióxido de carbono y en total dañaría mucho la eficacia de la electrólisis. El espacio de aire crea sin embargo una distancia de los promotores de turbulencia de la superficie del electrodo de difusión de gas, de modo que puede desviarse el electrolito y puede acumularse en el lado de la base en el espacio de gas. Preferentemente existen sin embargo conexiones de apoyo en varios sitios entre los promotores de turbulencia y el electrodo de difusión de gas, de manera que el electrodo de difusión de gas experimente una consolidación mecánica. - The turbulence promoters can be configured in such a way that an air gap of between 0.1 mm and 5 mm remains between the interior and the surface of the cathode. Due to this, it is advantageously achieved that the electrolyte passing through the gas diffusion electrode does not wet the turbulence promoters and is retained there. This in turn would lead to a reduced flow of carbon dioxide and in total would greatly impair the efficiency of the electrolysis. The air gap, however, creates a distance of the turbulence promoters from the surface of the gas diffusion electrode, so that electrolyte can be deflected and can accumulate on the base side in the gas space. Preferably, however, there are support connections at various locations between the turbulence promoters and the gas diffusion electrode, so that the gas diffusion electrode undergoes mechanical consolidation.
- Los promotores de turbulencia pueden presentar canales vertederos, por medio de los cuales se conduce el electrolito al borde del espacio de gas.- Turbulence promoters can have spillways, through which the electrolyte is conducted to the edge of the gas space.
- Preferentemente es el flujo volumétrico de la bomba claramente mayor que el flujo volumétrico de gas alimentado, es decir el flujo volumétrico de dióxido de carbono nuevo. Con ello se realiza por un lado un paso de flujo más alto del espacio de gas, lo que tiene como consecuencia a su vez un flujo más turbulento, por otro lado se mejora debido a ello la conversión del dióxido de carbono. Además se realiza un mejor transporte del rebose del espacio de gas debido a la velocidad de flujo de gas más alta.- The volumetric flow of the pump is preferably clearly greater than the volumetric flow of gas supplied, that is to say the volumetric flow of fresh carbon dioxide. As a result, on the one hand, a higher flow path of the gas space is realized, which in turn results in a more turbulent flow, on the other hand, the conversion of carbon dioxide is thereby improved. Furthermore, better transport of the gas space overflow is realized due to the higher gas flow rate.
- El dispositivo de bombeo puede estar dispuesto en el espacio de gas. Por ejemplo puede estar dispuesto el dispositivo de bombeo en la entrada al espacio de gas, en el que desemboca la alimentación de gas, o en la zona de la salida. En el caso del dispositivo de bombeo puede tratarse por ejemplo de una bomba de membrana que ventajosamente es estable frente a productos químicos. También se tienen en cuenta otros tipos de bomba, tal como bombas de rueda dentada, de émbolo, elevadora o peristálticas. El flujo volumétrico del dispositivo de bombeo puede ascender por ejemplo a de 2 l/min a 5 l/min. Éste debía ser al menos el décuplo del flujo volumétrico del dióxido de carbono que se introduce.- The pumping device can be arranged in the gas space. For example, the pumping device can be arranged at the inlet to the gas space, into which the gas supply opens, or in the area of the outlet. The pumping device can be, for example, a diaphragm pump which is advantageously stable against chemicals. Other types of pump are also considered, such as sprocket, plunger, lift or peristaltic pumps. The volumetric flow of the pumping device can be, for example, 2 l / min to 5 l / min. This should be at least ten times the volumetric flow of the carbon dioxide that is introduced.
- El dispositivo de bombeo puede estar dispuesto como alternativa en la conexión trasera. Con otras palabras está dispuesto el dispositivo de bombeo fuera del espacio de gas.- The pumping device can alternatively be arranged in the rear connection. In other words, the pumping device is arranged outside the gas space.
Un ejemplo de realización preferente, sin embargo no limitativo en ningún caso, de la invención se explica en más detalle ahora por medio de la figura del dibujo. A este respecto están representadas las características de manera esquemática.A preferred embodiment, however not limiting in any case, of the invention is now explained in more detail by means of the figure of the drawing. The characteristics are represented schematically here.
La estructura representada de manera esquemática en la figura 1 de una célula de electrólisis 11 es adecuada normalmente para realizar una electrólisis de dióxido de carbono. A este respecto comprende la forma de realización de la célula de electrólisis 11 al menos un ánodo 13 con espacio de ánodo 12 colindante así como un cátodo 15 y un espacio de cátodo 14 colindante. El espacio de ánodo 12 y el espacio de cátodo 14 están separados uno de otro por una membrana 21. La membrana 21 está fabricada normalmente de un material a base de PTFE. Dependiendo de la solución de electrolito usada es concebible también una estructura sin membrana 21, en la que entonces una compensación del valor de pH excede del de la membrana 21.The structure shown schematically in FIG. 1 of an electrolysis cell 11 is normally suitable for carrying out an electrolysis of carbon dioxide. In this connection, the embodiment of the electrolysis cell 11 comprises at least one anode 13 with adjoining anode space 12 as well as a cathode 15 and adjoining cathode space 14. The anode space 12 and the cathode space 14 are separated from each other by a membrane 21. The membrane 21 is normally made of a PTFE-based material. Depending on the electrolyte solution used, a structure without a membrane 21 is also conceivable, in which then a compensation for the pH value exceeds that of the membrane 21.
El ánodo 13 y cátodo 15 están conectados eléctricamente con una alimentación de corriente 22, que se controla mediante la unidad de control 23. La unidad de control 23 puede aplicar una tensión de protección o una tensión de funcionamiento en los electrodos 13, 15, o sea el ánodo 13 y el cátodo 15. El espacio de ánodo 12 de la célula de electrólisis 11 mostrada está dotado de una entrada de electrólisis. Igualmente, el espacio de ánodo 12 formado comprende una salida para electrolito así como por ejemplo oxígeno O2 u otro producto secundario gaseoso que se forma en la electrólisis de dióxido de carbono en el ánodo 13. El espacio de cátodo 14 presenta igualmente en cada caso al menos una salida de producto y de electrolito. A este respecto puede estar compuesto el producto de electrólisis total de una pluralidad de productos de electrólisis.The anode 13 and cathode 15 are electrically connected to a current supply 22, which is controlled by the control unit 23. The control unit 23 can apply a protective voltage or an operating voltage to the electrodes 13, 15, or let it be the anode 13 and the cathode 15. The anode space 12 of the electrolysis cell 11 shown is provided with an electrolysis inlet. Likewise, the anode space 12 formed comprises an outlet for electrolyte as well as, for example, oxygen O2 or another gaseous by-product which is formed in the electrolysis of carbon dioxide at the anode 13. The cathode space 14 also presents in each case the minus one product and electrolyte outlet. In this case, the total electrolysis product can be composed of a plurality of electrolysis products.
La célula de electrólisis 11 está realizada además en una estructura de tres cámaras, en la que se introduce el dióxido de carbono CO2 a través del cátodo 15 realizado como electrodo de difusión de gas en el espacio de cátodo 14. Los electrodos de difusión de gas permiten llevar a contacto entre sí un catalizador sólido, un electrolito líquido así como un producto de partida de electrólisis gaseoso. Para ello puede estar realizado por ejemplo el catalizador de manera porosa y puede adoptar la función de electrodo, o un electrodo poroso adopta la función de catalizador. El sistema de poros del electrodo está realizado a este respecto de modo que la fase líquida así como la fase gaseosa puedan penetrar igualmente en el sistema de poros y puedan encontrarse al mismo tiempo en éste o bien en su superficie eléctricamente accesible. Un ejemplo de un electrodo de difusión de gas es un electrodo de consumo de oxígeno que se usa en la electrólisis de cloro-álcali.The electrolysis cell 11 is furthermore realized in a three-chamber structure, in which the carbon dioxide CO2 is introduced through the cathode 15 made as a gas diffusion electrode in the cathode space 14. The gas diffusion electrodes they make it possible to bring a solid catalyst, a liquid electrolyte and a gaseous electrolysis starting product into contact with each other. For this, the catalyst can, for example, be made porous and can act as an electrode, or a porous electrode can act as a catalyst. The pore system of the electrode is designed in such a way that the liquid phase as well as the gaseous phase can also penetrate into the pore system and can be present at the same time in it or on its electrically accessible surface. An example of a gas diffusion electrode is an oxygen consuming electrode that is used in chlor-alkali electrolysis.
Para la configuración como electrodo de difusión de gas, el cátodo 15 comprende en este ejemplo una red metálica, sobre la que se aplica una mezcla de PTFE, carbón activo y un catalizador. Para la introducción del dióxido de carbono CO2 en el circuito de catolito, la célula de electrólisis 11 comprende una entrada de dióxido de carbono 24 en el espacio de gas 16. El dióxido de carbono alcanza en el espacio de gas 16 el cátodo 15 y puede penetrar allí en la estructura porosa del cátodo 15 y así reaccionar.For the configuration as a gas diffusion electrode, the cathode 15 comprises in this example a metallic mesh, on which a mixture of PTFE, activated carbon and a catalyst is applied. For the introduction of the carbon dioxide CO2 into the catholyte circuit, the electrolysis cell 11 comprises a carbon dioxide inlet 24 in the gas space 16. The carbon dioxide reaches the cathode 15 in the gas space 16 and can penetrate there into the porous structure of cathode 15 and thus react.
Además, la disposición 10 comprende un circuito de electrolito 20, a través del cual se abastece el espacio de ánodo 12 y el espacio de cátodo 14 con un electrolito líquido, por ejemplo K2SO4, KHCO3, KOH, Cs2SO4 y el electrolito se reconduce a un depósito 19. La recirculación del electrolito en el circuito de electrolito 20 se realiza mediante una bomba de electrolito 18.Furthermore, the arrangement 10 comprises an electrolyte circuit 20, through which the anode space 12 and the cathode space 14 are supplied with a liquid electrolyte, for example K2SO4, KHCO3, KOH, Cs2SO4 and the electrolyte is returned to a reservoir 19. Recirculation of the electrolyte in the electrolyte circuit 20 is carried out by means of an electrolyte pump 18.
El espacio de gas 16 comprende en el presente ejemplo una salida 25 que está dispuesta en la zona de base. La salida 25 está configurada como abertura con suficiente sección transversal, de modo que tanto el electrolito que pasa por el cátodo 15, como también dióxido de carbono y gases de producto pueden llegar por la salida al tubo unido. La salida 25 conduce a un recipiente de rebosamiento 26. En el recipiente de rebosamiento 26 se recoge y se acumula el electrolito líquido. El dióxido de carbono y los gases de producto, que proceden del espacio de gas 16, se separan del electrolito y se acumulan por encima de éste. The gas space 16 comprises in the present example an outlet 25 which is arranged in the base area. The outlet 25 is configured as an opening with a sufficient cross section, so that both the electrolyte passing through the cathode 15, as well as carbon dioxide and product gases can reach the connected tube through the outlet. The outlet 25 leads to an overflow vessel 26. In the overflow vessel 26 the liquid electrolyte is collected and accumulated. Carbon dioxide and product gases, originating from gas space 16, are separated from the electrolyte and accumulate above it.
Desde un punto colocado arriba del recipiente de rebosamiento 26 conduce otro tubo 28 a una bomba 27, en este ejemplo de realización una bomba de membrana, y posteriormente a la alimentación de gas 17. La bomba 27 puede ser también una bomba de émbolo, elevadora, extrusora o de rueda dentada. Una parte de la alimentación de gas 17, el espacio de gas 16, el tubo 18 y el recipiente de rebosamiento 26 junto con su conexión a la salida 25 forman por consiguiente de manera conjunta un circuito. Por medio de la bomba 27 se conducen el dióxido de carbono y gases de producto existentes desde el recipiente de rebosamiento 26 de vuelta a la alimentación de gas y por consiguiente se conduce el gas parcialmente en el circuito. A este respecto es el flujo volumétrico de la bomba 27 claramente más alto que el flujo volumétrico de nuevo dióxido de carbono. El gas de producto de partida que no se ha consumido se conduce debido a ello ventajosamente otra vez por el cátodo 15 y tiene otra vez o varias veces la oportunidad de reducirse. A este respecto, los gases de producto igualmente se conducen parcialmente en el circuito. Mediante la múltiple conducción del dióxido de carbono por el cátodo 15 se eleva la eficacia de la conversión.From a point located above the overflow container 26, another tube 28 leads to a pump 27, in this embodiment a diaphragm pump, and subsequently to the gas supply 17. The pump 27 can also be a piston lift pump. , extruder or sprocket. A part of the gas supply 17, the gas space 16, the tube 18 and the overflow container 26 together with their connection to the outlet 25 therefore together form a circuit. By means of the pump 27, the carbon dioxide and product gases present from the overflow vessel 26 are conducted back to the gas supply and consequently the gas is partially conducted in the circuit. In this respect, the volumetric flow of the pump 27 is clearly higher than the volumetric flow of the new carbon dioxide. As a result, the raw material gas which has not been consumed is advantageously passed over the cathode 15 again and has the opportunity to be reduced again or several times. In this case, the product gases are also partially passed through the circuit. The multiple conduction of carbon dioxide through cathode 15 increases the efficiency of the conversion.
Del recipiente de rebosamiento 26 existe otra conexión que reconduce al circuito de electrolito 20. Esta conexión comienza con una salida 29 que está dispuesta en una pared lateral del recipiente de rebosamiento 26, preferentemente de manera próxima a la base, sin embargo no en la base. La salida 29 está conectada con un estrangulador 30 que está configurado como pieza tubular perpendicular con una longitud de por ejemplo 90 cm. A este respecto es el diámetro de la pieza tubular claramente más grande que aquéllos de las alimentaciones al estrangulador 30. La alimentación tiene por ejemplo un diámetro interno de 4 mm, la pieza tubular tiene un diámetro interno de 20 mm. El estrangulador 30 está conectado en el lado de salida, es decir en el extremo superior de la pieza tubular con el circuito de electrolito 20.From the overflow container 26 there is another connection that leads to the electrolyte circuit 20. This connection begins with an outlet 29 which is arranged on a side wall of the overflow container 26, preferably close to the base, but not at the base. . The outlet 29 is connected to a throttle 30 which is configured as a perpendicular tubular part with a length of for example 90 cm. In this respect, the diameter of the tubular part is clearly larger than those of the feeds to the throttle 30. The feed has for example an internal diameter of 4 mm, the tubular part has an internal diameter of 20 mm. The throttle 30 is connected on the outlet side, that is to say at the upper end of the tubular part, with the electrolyte circuit 20.
En el funcionamiento en marcha, mediante el estrangulador 30 se establece y se mantiene una diferencia de presión entre el circuito de electrolito 20 conectado en el lado superior y con ello también el espacio de cátodo 14 por un lado y el recipiente de rebosamiento 26 y el espacio de gas 16 por otro lado. Esta diferencia de presión asciende a entre 10 y 100 hPa (mbar), es decir el espacio de gas 16 permanece con una sobrepresión sólo ligera en comparación con el espacio de cátodo 14. A este respecto es importante que el estrangulador 30 establezca la diferencia de presión independientemente de si fluye a través justamente un medio líquido o gaseoso o una mezcla de esto. En la pieza tubular del estrangulador 30, que está rellena con el electrolito, se ajusta la presión diferencial dependiendo de la altura de la pieza tubular debido a la presión hidrostática. Si se coloca la pieza tubular de manera que pueda girar, entonces puede reducirse la presión diferencial del estrangulador 30 de manera continua, hasta casi cero en posición horizontal. In running operation, a pressure difference is established and maintained by the throttle 30 between the electrolyte circuit 20 connected on the upper side and thus also the cathode space 14 on the one hand and the overflow vessel 26 and the gas space 16 on the other hand. This pressure difference amounts to between 10 and 100 hPa (mbar), that is to say the gas space 16 remains with only a slight overpressure compared to the cathode space 14. In this regard it is important that the throttle 30 establishes the difference of pressure regardless of whether just a liquid or gaseous medium or a mixture of this flows through. In the tubular part of the choke 30, which is filled with the electrolyte, the differential pressure is adjusted depending on the height of the tubular part due to the hydrostatic pressure. If the tubular part is positioned so that it can rotate, then the differential pressure of the throttle 30 can be continuously reduced to almost zero in the horizontal position.
Al inicio de la electrólisis, a pesar de la ligera sobrepresión en el lado del gas, es decir en el espacio de gas 16 debido a la tensión eléctrica dispuesta en el cátodo 15, se “bombea” electrolito desde el espacio de catolito 14 por el electrodo de difusión de gas, o sea el cátodo 15, hacia el espacio de gas 16. En el lado del espacio de gas 16 se producen gotas en la superficie del cátodo 15, que coalescen y se acumulan en forma en la zona inferior del cátodo 15.At the start of the electrolysis, despite the slight overpressure on the gas side, ie in the gas space 16 due to the electrical voltage placed on the cathode 15, electrolyte is "pumped" from the catholyte space 14 through the gas diffusion electrode, i.e. cathode 15, into the gas space 16. On the side of the gas space 16, drops are produced on the surface of the cathode 15, which coalesce and accumulate in the lower region of the cathode fifteen.
El electrolito que se acumula origina debido a ello un aumento de presión en el espacio de gas 16. Este aumento de la presión se compensa sin embargo de nuevo por el estrangulador 30, reconduciéndose electrolito y/o gas desde el recipiente de rebosamiento 26 de nuevo hacia el circuito de electrolito 20. Por consiguiente, la diferencia de presión entre los dos lados del cátodo 15 permanece en el intervalo deseado entre 10 y 100 hPa.The accumulating electrolyte thus causes a pressure increase in the gas space 16. This pressure increase is, however, compensated again by the throttle 30, with electrolyte and / or gas being returned from the overflow container 26 again towards the electrolyte circuit 20. Consequently, the pressure difference between the two sides of the cathode 15 remains in the desired range between 10 and 100 hPa.
Los iones OH- que pasan por el cátodo 15 si bien originan junto con el dióxido de carbono y los cationes alcalinos del electrolito una formación de sal, sin embargo es la presión diferencial en el cátodo 15 tan baja que se lava el líquido de manera suficiente por el cátodo 15 y la sal formada se disuelve, se elimina por lavado de manera permanente y se transporta desde el espacio de gas 16 hacia el recipiente de rebosamiento 26. Otro aumento de la presión, que conduciría a una cristalización de la sal formada, se impide por el estrangulador 30. The OH- ions that pass through the cathode 15, although together with the carbon dioxide and the alkaline cations of the electrolyte, cause a salt formation, however the differential pressure at the cathode 15 is so low that the liquid is washed sufficiently by the cathode 15 and the salt formed dissolves, is permanently washed away and transported from the gas space 16 to the overflow vessel 26. Another increase in pressure, which would lead to a crystallization of the salt formed, is prevented by choke 30.
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| JP7203875B2 (en) * | 2021-03-04 | 2023-01-13 | 本田技研工業株式会社 | Electrochemical reactor, method for reducing carbon dioxide, and method for producing carbon compound |
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Family Cites Families (15)
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| CN102181876B (en) * | 2011-03-30 | 2012-12-19 | 昆明理工大学 | Method and device for preparing carbon monoxide through electrochemical catalytic reduction of carbon dioxide |
| EP2740710A4 (en) * | 2011-05-31 | 2015-05-27 | Japan Science & Tech Agency | Carbon dioxide enrichment device |
| US9551076B2 (en) * | 2011-05-31 | 2017-01-24 | Clean Chemistry, Inc. | Electrochemical reactor and process |
| WO2013016447A2 (en) * | 2011-07-26 | 2013-01-31 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Catalysts for low temperature electrolytic co2 reduction |
| JP5259889B1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-08-07 | パナソニック株式会社 | How to reduce carbon dioxide |
| DE102013105605A1 (en) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | Hettich Holding Gmbh & Co. Ohg | Process and apparatus for the electrolytic synthesis of methanol and / or methane |
| DE102013226357A1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Pulsating electrolyte supply into the reaction space of an electrolytic cell with gas-generating electrodes |
| CN103741164B (en) * | 2014-01-03 | 2016-07-06 | 南开大学 | A kind of electrochemical reduction CO2the preparation method of the gas-diffusion electrode of formic acid processed |
| PT3234224T (en) * | 2014-12-19 | 2018-10-18 | Repsol Sa | Filter-press photoelectrochemical water oxidation and co2 reduction cell |
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