(19)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(12)發(fā)明專利(48)更正文獻(xiàn)出版日2025.07.01(45)授權(quán)公告日2025.03.28(21)申請(qǐng)?zhí)?01980098787.0(85)PCT國(guó)際申請(qǐng)進(jìn)入國(guó)家階段日(86)PCT國(guó)際申請(qǐng)的申請(qǐng)數(shù)據(jù)PCT/HU2019/0950012019(87)PCT國(guó)際申請(qǐng)的公布數(shù)據(jù)WO2020/240218EN2020.12.03(73)專利權(quán)人塞格德大學(xué)地址匈牙利塞格德專利權(quán)人電子化學(xué)制品公司B·恩德勒迪C·姚納基(74)專利代理機(jī)構(gòu)北京市中咨律師事務(wù)所專利代理師彭立兵林柏楠審查員李林飛權(quán)利要求書(shū)7頁(yè)說(shuō)明書(shū)19頁(yè)附圖17頁(yè)本發(fā)明涉及通過(guò)用新型多池CO?電解器堆疊(100”)進(jìn)行的電解在升高的壓力下以高轉(zhuǎn)化率將氣態(tài)二氧化碳轉(zhuǎn)化成氣相產(chǎn)物的領(lǐng)域，其具有2?夾在陰極側(cè)端部單元(26)和陽(yáng)極側(cè)端部單元(27)之間的至少兩個(gè)電解器池(40)，各陽(yáng)極側(cè)氣體擴(kuò)散層(8a)與陽(yáng)極集流體(陽(yáng)極集流體(10)的氣體傳輸通道(34、35)的電解器池(40)的池氣體流路形成從氣體入口(21)延伸到氣體出口(22)的連續(xù)氣體流路以向各陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層(6a)供應(yīng)CO2以通過(guò)在陽(yáng)極集流體(10)的流體傳輸通道(38、39)的電解器池(40)的池流體流路形成從流體入口(23)延伸到流體出口(24)的連續(xù)流體流路以向各陽(yáng)極側(cè)流動(dòng)結(jié)構(gòu)(5’)供應(yīng)質(zhì)以用在各電解器池(40)的陽(yáng)極側(cè)流動(dòng)結(jié)構(gòu)(5’)中發(fā)生的至少一種陽(yáng)極電解反應(yīng)完成所3所述氣體流路穿過(guò)陰極側(cè)壓力室(31)和陽(yáng)極側(cè)壓力室(32)以提供對(duì)電解器池(40)的適應(yīng)性壓力控制并因此提供在所述電解器池(40)各處的所述氣體流路穿過(guò)陰極側(cè)壓力室(31)和陽(yáng)極側(cè)壓力室(32)以提供對(duì)電解器池(40)的適應(yīng)性壓力控制并因此提供在所述電解器池(40)各處的所述氣體流路穿過(guò)陰極側(cè)壓力室(31)和陽(yáng)極側(cè)壓力室(32)以提供對(duì)電解器池(40)的適應(yīng)性壓力控制并因此提供在所述電解器池(40)各處的4所述氣體流路穿過(guò)陰極側(cè)壓力室(31)和陽(yáng)極側(cè)壓力室(32)以提供對(duì)電解器池(40)的適應(yīng)性壓力控制并因此提供在所述電解器池(40)各處的所述氣體流路穿過(guò)陰極側(cè)壓力室(31)和陽(yáng)極側(cè)壓力室(32)以提供對(duì)電解器池(40)的適應(yīng)性壓力控制并因此提供在所述電解器池(40)各處的所述氣體流路穿過(guò)陰極側(cè)壓力室(31)和陽(yáng)極側(cè)壓力室(32)以提供對(duì)電解器池(40)的適應(yīng)性壓力控制并因此提供在所述電解器池(40)各處的各電解器池(40)的陽(yáng)極集流體(10)作為雙組件雙極板組裝件(40’)的第一組件(40a)528.根據(jù)權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的電解器堆疊，其29.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電解器堆疊，其中陰極催化劑(6b)選自Ag/C催化劑和Cu/C30.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電解器堆疊，其中陰極催化劑(6b)選自Ag/C催化劑和Cu/C31.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電解器堆疊，其中陰極催化劑(6b)選自Ag/C催化劑和Cu/C32.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電解器堆疊，其中陰極催化劑(6b)選自Ag/C催化劑和Cu/C33.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電解器堆疊，其中陰極催化劑(6b)選自Ag/C催化劑和Cu/C34.根據(jù)權(quán)利要求22的電解器堆疊，其中陰極催化劑(6b)選自Ag/C催化劑和Cu/C催化35.根據(jù)權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的電解器堆疊，其中陽(yáng)極催化劑(8b)選自IrOx、x和TiOx。640.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電解器堆疊，其中41.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電解器堆疊，其中42.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電解器堆疊，其中陽(yáng)極側(cè)循環(huán)組裝件以使液體陽(yáng)極電解質(zhì)(213)從所述液體陽(yáng)極電解質(zhì)源(213)經(jīng)過(guò)電55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的電解器裝置(200756.根據(jù)權(quán)利要求54所述的電解器裝置(20057.根據(jù)權(quán)利要求55所述的電解器裝置(20058.根據(jù)權(quán)利要求54的電解器裝置(200)，59.根據(jù)權(quán)利要求55所述的電解器裝置(20060.根據(jù)權(quán)利要求56所述的電解器裝置(200)，其61.根據(jù)權(quán)利要求54至60任一項(xiàng)所述的電解器裝置(20還包含陽(yáng)極電解液更新單元(211)以視需要更新陽(yáng)極電解液(213)和/或從陽(yáng)極電解液62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的電解器裝置(200)，其中陽(yáng)極電解液更新單元(211)與回火裝置(212)熱耦合以調(diào)節(jié)陽(yáng)極電解液(21363.根據(jù)權(quán)利要求54至60任一項(xiàng)所述的電解器裝置(200)，其中所述陽(yáng)極電解液是KOH在CO2循環(huán)的同時(shí)，使液體陽(yáng)極電解質(zhì)(213)循環(huán)經(jīng)過(guò)電解器裝置(200)的電解器堆疊應(yīng)和陽(yáng)極電解反應(yīng)以將氣態(tài)CO2在連續(xù)流中轉(zhuǎn)化成所述至少一從電解器裝置(200)中排出所述至少一種氣67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中將Ag/C陰極催化劑用于生產(chǎn)作為氣相產(chǎn)物的氫868.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中將Cu/C陰極催化劑用于生產(chǎn)作為氣相產(chǎn)物的乙9[0001]本發(fā)明涉及通過(guò)氣態(tài)二氧化碳的電解在升高的壓力下以高轉(zhuǎn)化率生成氣相產(chǎn)物宗化學(xué)品是同時(shí)生成產(chǎn)品和環(huán)境修復(fù)碳排放的增值方法。有潛力衍生自CO2的電化學(xué)還原[0003]類(lèi)似于PEM基水電解器(即H2/O2發(fā)生器)，PEM基CO2電解器的典型構(gòu)造由兩個(gè)流道膜隔開(kāi)。陰極電催化劑固定在通常與流動(dòng)的液體陰極電解質(zhì)接觸的多孔氣體擴(kuò)散層(GDL)析出選擇性提高；(iii)產(chǎn)物擴(kuò)散到陽(yáng)極，在此它們被氧化(產(chǎn)物交叉(product和催化劑)以及實(shí)驗(yàn)室尺寸裝置(～5cm2電極尺寸)已經(jīng)可得。盡管如此，在CO2電解的情況[0004]例如在ProgressinEnergyandCombustionScience62(2017)第133?154頁(yè)中[0005]歐洲公開(kāi)專利申請(qǐng)No.3,375,907A1公開(kāi)了一種單池電解器形式的二氧化碳電解[0006]美國(guó)公開(kāi)專利申請(qǐng)No.2018/0274109A1涉及一種單池二氧化碳電解裝置，其配請(qǐng)求標(biāo)準(zhǔn)(requestcriteria)停止來(lái)自電源的電流的供給以及二氧化碳和電解溶液的供[0007]美國(guó)公開(kāi)專利申請(qǐng)No.2013/0105304A1涉及用于將二氧化碳電化學(xué)轉(zhuǎn)化成有機(jī)催化劑層，其進(jìn)料包含CO2和H2O的至少一種。催化劑層包含催化活性元素和離子導(dǎo)電聚合[0009]美國(guó)公開(kāi)專利申請(qǐng)No.2017/0321334A1教導(dǎo)了一種用于COx還原反應(yīng)器的膜電極型或非負(fù)載型粒子形式的至少一種催化活性元素，其中粒子的平均粒度在大約0.6nm至別通過(guò)在陰極和陽(yáng)極集流體中形成的氣體和液體流路[0012]從上文清楚看出，CO2電解領(lǐng)域中的大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)集中于開(kāi)發(fā)新的催化劑以增現(xiàn)速率通常受到CO2在水中的低溶解度(～30mM)的限制。在將溶液(陰極電解液)進(jìn)給到連[0028]本發(fā)明的另一目的是提供一種CO?電解器堆疊，如果所需生產(chǎn)率或甚至產(chǎn)品類(lèi)型[0031]通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的連續(xù)流動(dòng)式多池或多層電解器堆疊實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的堆疊的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案闡述在權(quán)利要求2至14中。還通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求15的用于將起始?xì)鈶B(tài)二氧化碳轉(zhuǎn)化成最終氣相產(chǎn)物的CO?電解器裝置實(shí)現(xiàn)上述目的。通過(guò)權(quán)利要求14至21界定根據(jù)本發(fā)明的CO?電解器設(shè)置的優(yōu)選實(shí)施方案。還通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求22的用于將氣態(tài)二氧化碳CO?轉(zhuǎn)化成至少一種氣相產(chǎn)物的方法實(shí)現(xiàn)上述目的。權(quán)利要求23和24列舉了該方法的優(yōu)選變體。[0032]特別地，本發(fā)明涉及能夠在升高的壓差下以高轉(zhuǎn)化率運(yùn)行的二氧化碳電解器堆疊的新組件和新組裝件。其基于氣態(tài)二氧化碳分別在陰極側(cè)和陽(yáng)極側(cè)的電化學(xué)還原為氣相產(chǎn)物(見(jiàn)下表1)和氧化反應(yīng)(例如水的氧化反應(yīng)，H?0-2e=2H+0.502);所用二氧化碳在其供入電解器堆疊之前優(yōu)選被加濕。[0033]表1.在CO?電解中產(chǎn)生氣相產(chǎn)物的一些可能的反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)氫電極，pH=7)氫氣[0035]由于所提出的技術(shù)新穎性和模塊化構(gòu)造，所提出的電解器堆疊架構(gòu)是高度可規(guī)?；挽`活的。在保持壓力容限的同時(shí)，該堆疊在其尺寸/大小和使用的池?cái)?shù)方面都可容易地[0036]此外，該堆疊架構(gòu)允許就氣體管理而言并聯(lián)或串聯(lián)，或以混合方式連接各個(gè)電解器池。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)僅改變電解器堆疊的一個(gè)元件(和重新排列其它元件),可將操作從串聯(lián)切換到并聯(lián)。因此，該堆疊可根據(jù)需要操作以實(shí)現(xiàn)特別高的轉(zhuǎn)化率或轉(zhuǎn)化效率。所用的催化劑、氣體擴(kuò)散層和離子交換膜允許靈活地生成不同的氣相產(chǎn)物。這使得根據(jù)本發(fā)限于CO?電解器堆疊，在適當(dāng)?shù)某Ｒ?guī)修改后，其也可應(yīng)用于其它電化學(xué)裝置(例如用于制氨[0037]在本發(fā)明中，幾個(gè)池(電催化劑層和膜)(電)串聯(lián)，以雙極板組裝件(bipolarplateassemblies)為界限，其在一側(cè)上充當(dāng)一個(gè)池的陽(yáng)極并在另一側(cè)上充當(dāng)后續(xù)池的陰極(類(lèi)似于PEM燃料電池或水電解器)。[0038]通過(guò)在所述單個(gè)電解器池的形成中使用雙組件雙極板組裝件(two-componentbipolarplateassemblies)實(shí)現(xiàn)特定的多池堆疊架構(gòu)。在此，某個(gè)雙極板組裝件的第一組件形成池的陽(yáng)極部分，而所述雙極板組裝件的第二組件形成緊隨所述池布置的池的陰極部分。以這種方式，可形成一系列電解器池，其中堆疊內(nèi)的陰極/陽(yáng)極流路的一些流動(dòng)結(jié)構(gòu)元件，即在陰極部分上用于氣體流動(dòng)的空腔和通道以及在堆疊的陽(yáng)極部分上用于液體流動(dòng)的空腔和通道，在雙極板組裝件的第一和第二組件的相對(duì)側(cè)表面上/中和之間制備。[0039]此外，通過(guò)選擇性形成具有貫通通道的環(huán)形間隔元件，即陽(yáng)極側(cè)距離(anodeside之間使用第一類(lèi)型的間隔元件能夠在器堆疊內(nèi)形成連續(xù)氣體流路(即，就堆疊的氣體管理[0041]在根據(jù)本發(fā)明的CO2電解器堆疊中使用的另一組件是由鈦(Ti)熔料(Ti熔料)制成熔料(TiFrit)實(shí)際上通過(guò)壓制Ti粒子制成。陽(yáng)極催化劑通過(guò)例如濕化學(xué)合成法直接沉積[0042]關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的CO2電解器堆疊中所用的陰極催化劑，將其固定在與雙極板組[0043]根據(jù)本發(fā)明的CO2電解器堆疊內(nèi)使用的另一組件是在布置在堆疊的兩端，即陰極元的應(yīng)用消除了作為堆疊內(nèi)的壓力控制裝置的活動(dòng)件(如活塞或閥)或彈性塑料元件的必疊的陰極側(cè)以(加濕)CO2氣體為進(jìn)料，在陽(yáng)極側(cè)以回火的陽(yáng)極電解液(temperedanolyte)[0047]?圖2A是圖1中所示的二氧化碳電解器裝置中可用的單層電解器池的示意性橫截[0049]?圖3A和3B分別是用于將二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)化成各種氣相產(chǎn)物的具有三個(gè)池的根據(jù)本發(fā)明的電解器堆疊的一個(gè)具體示例性實(shí)施方案的完整上部和下部[0050]?圖4是包含n個(gè)池的根據(jù)本發(fā)明的多池電解器堆疊的部分分解視圖，其中將一個(gè)[0051]?圖5是優(yōu)選的雙組件雙極板組裝件的底視圖，其用作堆疊的中間電解器池(池i+[0054]?圖6是為實(shí)現(xiàn)該堆疊的CO2供應(yīng)方面的并行流動(dòng)配置而組裝的三池堆疊沿圖3A中所示的A?A截面的橫截面視圖；在此，以灰色顯示的流道和空腔系統(tǒng)代表氣流在堆疊內(nèi)從[0055]?圖7是為實(shí)現(xiàn)該堆疊的CO2供應(yīng)方面的串行配置而組裝的三池堆疊沿圖3A中所示[0056]?圖8是在串行/并行配置(serial/parallelconfiguration)中的三池堆疊沿圖電解液)流在堆疊內(nèi)從陽(yáng)極電解液入口到陽(yáng)極電解液和陽(yáng)極產(chǎn)物(當(dāng)使用水作為陽(yáng)極電解2)出口的路徑；[0057]?圖9圖解在根據(jù)本發(fā)明的電解器堆疊中所用的陰極集流體的表面中形成的各種流型(flowpattern)；在此圖9(a)入池并且也在陰極集流體的周界但在位于CO2引入點(diǎn)對(duì)面的位置在經(jīng)過(guò)雙螺旋型式后從池[0058]?圖10A圖解用于實(shí)現(xiàn)組裝后的多池電解器堆疊中的兩個(gè)相鄰池/雙極板組裝件之[0059]?圖10B圖解用于實(shí)現(xiàn)組裝后的多池電解器堆疊中的兩個(gè)相鄰池/雙極板組裝件之[0061]?圖12A和12B分別是以串行或并行氣體流動(dòng)配置組裝的多池電解器堆疊中的單個(gè)[0062]?圖13圖解在以串行或并行氣體流動(dòng)配置組裝的根據(jù)本發(fā)明的電解器堆疊中使用同CO2進(jìn)料速率下可實(shí)現(xiàn)的在ΔU＝?2.75V[0064]?圖15是對(duì)于使用通過(guò)噴涂固定在Sigracet39BC碳紙上的含1mgcm?2Ag的陰極GDE[0065]?圖16顯示用使用Ag催化劑[曲線圖(a)]或Cu催化劑[曲線圖(b)]的根據(jù)本發(fā)明的三池CO2電解器堆疊進(jìn)行的在ΔU＝?2.75V/池下的計(jì)時(shí)電流測(cè)量過(guò)程中記錄的氣相色譜[0066]?圖17顯示在不同的堆疊電壓下用于CO和H2形成的分電流密度(左縱坐標(biāo))以及分[0067]?圖18顯示在ΔU＝?2.75V下的電解過(guò)程中用于CO和H2形成的分電流密度(左縱坐標(biāo))和CO2轉(zhuǎn)化率(右縱坐標(biāo))vs陰極GDE中A[0068]?圖19顯示在ΔU＝?2.75V下的電解過(guò)程中用于H2和CO形成的分電流密度(左縱坐標(biāo))和CO2轉(zhuǎn)化率(右縱坐標(biāo))vs所用的陰極[0069]?圖20顯示在ΔU＝?2.75V下的電解過(guò)程中用于H2和CO形成的分電流密度(左縱坐標(biāo))和CO2轉(zhuǎn)化率(右縱坐標(biāo))vs在根據(jù)本發(fā)明的電解器堆疊的陰極側(cè)使用的流型的[0070]?圖21圖解在ΔU＝?2.75V下的電解過(guò)程中用于H2和CO形成的分電流密度(左縱坐標(biāo))和CO2轉(zhuǎn)化率(右縱坐標(biāo))vs在根據(jù)本發(fā)明的電解器堆疊的陰極室中的二氧化碳流速(用[0071]?圖22顯示在ΔU＝?2.75V下的電解過(guò)程中用于H2和CO形成的分電流密度(左縱坐標(biāo))和CO2轉(zhuǎn)化率(右縱坐標(biāo))vs在根據(jù)本發(fā)明的電解器堆疊中存在的陽(yáng)極電解液(1MKOH)[0072]?圖23顯示在根據(jù)本發(fā)明的電解器堆疊中進(jìn)行的電解過(guò)程中在各種CO2壓差下在ν[0073]?圖24顯示在ΔU＝?2.75V下的電解過(guò)程中在不同的堆疊電壓下的電流密度(曲線[0075]圖1圖解包含CO2電解器(電化學(xué))堆疊100的CO2電解器裝置200的一個(gè)示例性實(shí)施方案，其用于通過(guò)供入堆疊100的氣態(tài)CO2的電解在升高的壓力下以高轉(zhuǎn)化率生成氣態(tài)產(chǎn)的氣態(tài)產(chǎn)物中除去水分的水分離器208、用于將堆疊100加壓以維持堆疊100內(nèi)的升高的壓力(最多30巴，優(yōu)選最多20巴)的背壓調(diào)節(jié)器209以及通向氣相產(chǎn)物容器(未顯示)的氣態(tài)產(chǎn)任選地，裝置200進(jìn)一步包含任何質(zhì)量流量控制器202以精確控制進(jìn)給到堆疊100的陰極側(cè)堆疊100的氣體出口101b。因此形成從所述CO2源201經(jīng)由堆疊100的陰極側(cè)到產(chǎn)物出口216將壓力計(jì)210插入管道204中以連續(xù)監(jiān)測(cè)堆疊100中的入口壓力。將水分離器208插入堆疊[0076]堆疊100的陽(yáng)極側(cè)經(jīng)其流體出口103b和管道205與陽(yáng)極電解液更新單元211的入口(經(jīng)過(guò)在陽(yáng)極中形成的流體通道的適當(dāng)系統(tǒng))和更新單元211之間的管道206中的泵215循環(huán)，以更新在堆疊100中的陽(yáng)極側(cè)的電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的廢陽(yáng)極電解液(spoiltanolyte)配有排氣裝置214——在陽(yáng)極電解液213的更新過(guò)程中從廢陽(yáng)極電解液213中分離的、積聚也為了堆疊100的最佳運(yùn)行，陽(yáng)極電解液更新單元211與適當(dāng)?shù)幕鼗鹧b置212熱耦合以調(diào)節(jié)[0078]在運(yùn)行中，二氧化碳(純的或氣體混合物)首先在受控溫度(優(yōu)選在大約20℃至大極電解液213然后在陽(yáng)極側(cè)構(gòu)件中制成的流道系統(tǒng)中流過(guò)堆疊100，并沿其路徑收集在CO2[0079]圖2A是圖1中所示的CO2電解器堆疊100/裝置200中可用的單個(gè)示例性PEM電解器述池包含PEM，特別是離子交換膜7,102，其通過(guò)沿其周緣部分布置在所述膜7的相對(duì)側(cè)的極側(cè)和陽(yáng)極側(cè)之間穿過(guò)其主體遷移，而水(H2O)從陽(yáng)極側(cè)到陰極側(cè)穿過(guò)其的擴(kuò)散參與CO2在文論述的)陰極側(cè)接觸板均一地分配在陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層6a上，另一方面提供用于壓縮所還配有通孔形式的用于將氣態(tài)CO2進(jìn)給到氣體擴(kuò)散層6a的入口和用于排出在CO2的電解反應(yīng)RuOx粒度(在優(yōu)選50?200μm的范圍內(nèi))的壓制Ti粉形式的鈦熔料(Ti熔料)的層或不同平均粒度文論述的)陽(yáng)極側(cè)接觸板均一地分配在陽(yáng)極側(cè)氣體擴(kuò)散層8a上，另一方面提供用于壓縮陽(yáng)極側(cè)氣體擴(kuò)散層8a的適當(dāng)空間。陽(yáng)極集流體10還配有通孔(throughoutopenings)形式的用于將液體陽(yáng)極電解質(zhì)進(jìn)給到陽(yáng)極側(cè)氣體擴(kuò)散層8a的入口和用于排出在陽(yáng)極側(cè)發(fā)生的陽(yáng)極電解液的電解反應(yīng)(氧化)中出現(xiàn)在池的陽(yáng)極側(cè)的液體陽(yáng)極電解液和陽(yáng)極產(chǎn)物(例如如果用于構(gòu)造模塊化電解器池——通過(guò)將這樣的膜電極組件布置在陰極集流體5和陽(yáng)極集流體別地，圖3A和3B分別是用于將氣態(tài)CO2通過(guò)電解在升高的壓力下以高轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化成氣態(tài)產(chǎn)自鉆孔1a中的螺釘1上的帶有襯墊的螺母14以密封方式連接所述組件。在所述板狀組件中形成的孔的其余部分——它們配置成適當(dāng)?shù)嘏c彼此對(duì)準(zhǔn)并借助可布置在各個(gè)孔周?chē)桶逡詫鈶B(tài)CO2引入就CO2供應(yīng)和在堆疊內(nèi)的傳輸而言以串聯(lián)或并聯(lián)(或混合)配置組裝的電解體出口22以將過(guò)量供入的未反應(yīng)的CO2與在CO2的陰極側(cè)電解中在池40中形成的氣態(tài)陰極產(chǎn)布置在所述系列的相對(duì)兩端的陰極側(cè)端部單元26和陽(yáng)極側(cè)端部單元27之間的互連中間池觸板4中形成的相應(yīng)開(kāi)口分別與堆疊100”的陰極和/或陽(yáng)極傳輸通道結(jié)構(gòu)氣體/流體連通，2供應(yīng)的氣體入口21、用于陽(yáng)極電解液供應(yīng)的流體入口23和用于廢陽(yáng)極電解液成的O形圈15、16、17的形式。陰極側(cè)端板2充當(dāng)機(jī)械加強(qiáng)元件并借助貫穿螺釘1增強(qiáng)堆疊極側(cè)接觸板4充當(dāng)連向外部電源的電連接，并同時(shí)充當(dāng)電流分配元件以將從所述電源接收的電流經(jīng)由陰極側(cè)端部單元26的內(nèi)表面均一地分配在該系列的中間池40的第一池的最外對(duì)準(zhǔn)的在陽(yáng)極側(cè)絕緣體12和陽(yáng)極側(cè)接觸板11中形成的相應(yīng)開(kāi)口與堆疊100”的陰極傳輸通元件以將從所述電源接收的電流經(jīng)由陽(yáng)極側(cè)端部單元27的內(nèi)表面均一地分配在該系列的中間池40的最后一個(gè)池的最外表面上。陽(yáng)極側(cè)接觸板11還幫助與電解產(chǎn)物混合的氣態(tài)CO2擰到從陰極側(cè)端板2在鉆孔1a中貫穿堆疊100”的整個(gè)結(jié)構(gòu)的螺釘1上的帶有墊片的螺母14一步在其當(dāng)組裝到堆疊中時(shí)面向陰極側(cè)端部單元的側(cè)表面上/中設(shè)有特定幾何形狀的流體19以在組裝該堆疊時(shí)密封流道并在運(yùn)行中保持堆疊內(nèi)存端部單元26、27將n件幾乎相同的中間電解器池40夾在中間，其中電解器池40(i)就堆疊鄰池時(shí)使用的間隔元件9A中提供單個(gè)縱向通道36以在堆疊100”的陰極側(cè)形成串行氣體流時(shí)使用的間隔元件9b中提供兩個(gè)縱向通道36以在堆疊100”的陰極側(cè)形成并行延伸的氣體2供應(yīng)和傳輸而言以各個(gè)池40的池氣[0096]圖6圖解連續(xù)的堆疊氣體流路，其從氣體入口21延伸到氣體出口22——經(jīng)過(guò)在陰緣體3和陰極側(cè)接觸板4中形成的鉆孔，所述鉆孔通向在陰極集流體中形成的池氣體入口的流型5”(見(jiàn)圖9)的凹槽45并由此進(jìn)入布置在所用的一系列池40中的第一個(gè)電解器池40。堆疊的氣體流路隨后作為在彼此部分接觸的陰極側(cè)集流體和陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層之間形成的第一池40的面內(nèi)池氣體流路進(jìn)一步延伸，并經(jīng)由與密封空腔33b氣體連通的池氣體出口空腔33b延伸經(jīng)過(guò)出口氣體傳輸通道35、然后經(jīng)過(guò)在陽(yáng)極側(cè)接觸板11和陽(yáng)極側(cè)絕緣體12中形成的鉆孔進(jìn)入在陽(yáng)極側(cè)端部單元內(nèi)，特別是在陽(yáng)極側(cè)絕緣體12中形成的陽(yáng)極側(cè)壓力室流體中形成的池出口氣體傳輸通道42’(見(jiàn)圖9)、陽(yáng)極間隔元件9b的內(nèi)部氣體傳輸通道36(見(jiàn)圖10B)和在陽(yáng)極集流體中形成的池出口氣體傳輸通道42(例如見(jiàn)圖過(guò)入口氣體輸送通道34延伸到在各個(gè)池40的陽(yáng)極集流體的所述表面中形成的密封空腔33a[0099]圖8圖解連續(xù)的堆疊流體流路，其從流體入口23延伸到流體出口24——經(jīng)過(guò)由陰[0100]下面參考圖9至11更詳細(xì)地解釋由雙組件雙極板組裝件40’構(gòu)成的單個(gè)電解器池種示例性流動(dòng)設(shè)計(jì)，即分別對(duì)應(yīng)于迷宮式流型、偏距圓式流型和徑向雙螺旋式流型的圖5二組件40b的中心還是外周區(qū)域中形成的事?lián)裥缘剡x擇兩個(gè)相鄰的池流路在電解器堆疊的氣體流路中彼此連接的方式的手段的間隔[0104]圖11顯示根據(jù)本發(fā)明的CO2電解器堆疊中所用的陽(yáng)極集流體10(其形成雙組件雙了為建立用于堆疊的氣體/流體管理的密封氣體/流體連通以及為容納所需密封件(即各種過(guò)用包含兩個(gè)內(nèi)部氣體傳輸通道36的陽(yáng)極間隔元件9b替換只有單個(gè)內(nèi)部氣體傳輸通道36[0106]下面基于具體在由一個(gè)池或三個(gè)池構(gòu)成的CO2電解器堆疊上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)測(cè)量進(jìn)一[0107]如已經(jīng)討論，根據(jù)本發(fā)明的CO2電解器堆疊具有至少一個(gè)，優(yōu)選多于一個(gè)池的構(gòu)造，即其進(jìn)行CO2電解的核心由串聯(lián)電連接并就堆疊的氣體管理而言為串聯(lián)或并聯(lián)配置的[0110]圖13圖解在以串行或并行氣體流動(dòng)配置組裝的根據(jù)本發(fā)明的堆疊的可能實(shí)施方疊在不同CO2進(jìn)料速率下實(shí)現(xiàn)的在ΔU＝?2.75V/池下的電解過(guò)(b)中，顯示用由一個(gè)池或并聯(lián)的三個(gè)池組成的堆疊(用相同的池標(biāo)準(zhǔn)化氣在不同堆疊電壓下的電解過(guò)程中的CO2轉(zhuǎn)化率。向陽(yáng)極進(jìn)給T＝50℃1MKOH陽(yáng)極電解液(以兩個(gè)催化劑層都含有15重量％Sustanion離子交聯(lián)聚合物。陰極室用增濕(室溫去離子水)[0111]從曲線圖(a)清楚看出，當(dāng)三個(gè)電解器池串聯(lián)連接時(shí)(與在相同條件下的1池堆疊[0115]從曲線圖(b)清楚看出，當(dāng)三個(gè)電解器池并聯(lián)連接時(shí)(與在相同條件下的1池堆疊上)形成的根據(jù)本發(fā)明的三池CO2電解器堆疊的電流密度vs工作池電壓(operational下的線性掃描伏安法(LSV)記錄曲線。向陽(yáng)極室連續(xù)進(jìn)給T＝50℃1MKOH陽(yáng)極電解液(以~9cm3cm?2min?1的進(jìn)料速率)以進(jìn)行該系列測(cè)量，同=2.5cm3cm?2min?1的流速下吹掃。關(guān)于陰極催化劑層，通過(guò)噴涂將1mgcm?2Ag固定在[0122]圖16顯示使用含不同催化劑的電解器堆疊生成的不同氣態(tài)CO2還原產(chǎn)物的形成。中記錄的氣相色譜圖，其使用噴涂的含3mgcm2Ag催化劑的GDE[曲線圖(a)]和通過(guò)在顯示用根據(jù)本發(fā)明的三池中記錄的氣相色譜圖，其使用噴涂的含3mgcm2Ag催化劑的GDE[曲線圖(a)]和通過(guò)在Sigracet39BC碳紙上電沉積銅納米立方體形成的含Cu催化劑的GDE[曲線圖(b)]。關(guān)于陽(yáng)Irblack固定在多孔鈦熔料上。含Ag的GDE和陽(yáng)極催化劑層含有15重量%[0124]本實(shí)施例證實(shí)可簡(jiǎn)單地通過(guò)堆疊的電壓調(diào)節(jié)產(chǎn)物合成氣的組成(H2/CO比)。堆疊[0125]圖17顯示使用通過(guò)噴涂固定在Sigracet39BC碳紙上的含3mgcm?2A過(guò)計(jì)時(shí)電流和氣相色譜測(cè)量獲得的)在不同的堆疊電壓下用于CO和H2形成的分電流密度料速率)以進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)陰極室用增濕(室溫去離子水)CO2在u＝[0128]圖18顯示在ΔU＝?2.75V下的電解過(guò)程中用于H2和CO形成的分電流密度(左縱坐標(biāo))和CO2轉(zhuǎn)化率(右縱坐標(biāo))vs陰極GDE中的Ag催化劑量。通過(guò)噴涂將Ag陰極催化劑層固定劑層都含有15重量％Sustanion離子交聯(lián)聚合物。向陽(yáng)極室連續(xù)進(jìn)給T＝50℃1MKOH陽(yáng)極電解液(以～9cm3cm?2min?1的進(jìn)料速率)以進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)陰極[0131]圖19顯示在兩個(gè)催化劑層都含有15重量％Sustanion離子交聯(lián)聚合物。向陽(yáng)極室連續(xù)進(jìn)給T＝50℃[0133]本實(shí)施例清楚表明流型設(shè)計(jì)(見(jiàn)圖9)對(duì)CO2氣體在根據(jù)本發(fā)明的電解器堆疊中的停留時(shí)間和因此對(duì)堆疊性能的顯著影響。在此針對(duì)圖9(a)的流型顯示凹槽深度M(見(jiàn)圖2B)[0134]圖20顯示在ΔU＝?2.75V下的電解過(guò)程中用于H2和CO形成的分電流密度(左縱坐標(biāo))和CO2轉(zhuǎn)化率(右縱坐標(biāo))vs在根據(jù)本發(fā)明的電解器堆疊的陰極側(cè)使用的流型的凹槽深I(lǐng)rblack固定在多孔鈦熔料上。這兩個(gè)催化劑層都含有15重量％Susta速率)以進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)陰極室用增濕(室溫去離子水)CO2在u＝2.5cm[0136]本實(shí)施例證實(shí)增加的CO2流速提高根據(jù)本發(fā)明的電解器堆疊的轉(zhuǎn)化率(電流密[0137]圖21圖解在ΔU＝?2.75V下的電解過(guò)程中用于H2和CO形成的分電流密度(左縱坐標(biāo))和CO2Sustanion離子交聯(lián)聚合物。向陽(yáng)極室連續(xù)進(jìn)給T＝50℃1MKOH陽(yáng)極電解液(以～9cm3cm?[0140]圖22顯示在ΔU＝?2.75V下的電解過(guò)程中用于H2和CO形成的分電流密度(左縱坐標(biāo))和CO2轉(zhuǎn)化率(右縱坐標(biāo))vs在根據(jù)本發(fā)明的電解器堆疊中存在的陽(yáng)極電解液(1MKOH)溫度(在～9cm3cm?2min?1的進(jìn)料速率下)。陰極室用增濕(室溫去離子水)CO2在u＝2.5cm3cm?2min?1的流速下吹掃。關(guān)于陰極，通過(guò)噴涂將3mgcm?2Ag陰極催化劑層固定在[0142]本實(shí)施例證實(shí)在較低的堆疊電壓下C