cm并因此明顯不同于實驗室電解池和實驗電解池。

21.主要后果在于，在這樣的構(gòu)造高度下，必須采取措施防止陰極電解液和氣體經(jīng)過氣體擴散電極。

22.在一個優(yōu)選實施方案中，陰極的垂直主延伸度因此為至少30 cm，優(yōu)選至少60 cm，特別優(yōu)選至少100 cm。通過在陰極空間中根據(jù)下降液膜的原理（陰極電解液）運行電解池使得這樣的構(gòu)造高度成為可能，而沒有發(fā)生經(jīng)過氣體擴散電極的陰極電解液滲透或氣體滲透。

23.作為陰極，特別優(yōu)選使用含有用于co2還原的電催化劑的氣體擴散電極，其特別基于銀和/或氧化銀，優(yōu)選基于銀粒子作為電催化劑制成，并具有粉狀含氟聚合物，特別是ptfe粉末作為非導(dǎo)電粘合劑，并且壓實施加到金屬或非金屬、導(dǎo)電或非導(dǎo)電載體上。優(yōu)選使用金屬導(dǎo)電載體進行壓實。

24.代替粉狀含氟聚合物，原則上也可考慮具有可比擬的性質(zhì)（即特別地，在反應(yīng)溫度和高電流密度下對電解液呈惰性并在gde的生產(chǎn)中可加工）的其它聚合物粉末，特別是聚烯烴，特別優(yōu)選聚乙烯、聚丙烯或部分氟化聚合物。

25.在該新型電解池的另一優(yōu)選實施方案中，在膜和gde之間的縫隙中設(shè)置用于減慢陰極電解液料流的流動的裝置，下文稱為流動減慢器制動器。以這種方式可控制陰極電解液在陰極前的縫隙中的停留時間。流動減慢器特別優(yōu)選配置為不導(dǎo)電的惰性紡織扁平結(jié)構(gòu)。

26.流動減慢器特別可由多孔紡織扁平結(jié)構(gòu)，特別優(yōu)選機織物、針織物（gewirk）或鉤編物（gestrick）組成，將其布置在縫隙中。作為替代，也可想到在縫隙中的機械內(nèi)構(gòu)件，其實現(xiàn)水平電解液流動或相對于水平略微傾斜的電解液流動，以使電解液以蜿蜒方式流動。制成流動減慢器的材料原則上可以親水的，如例如wo2003042430a2實施例1中已知的流動減慢器的情況，或疏水的，這取決于流動條件或陰極電解液的粘度的選擇。上文已描述了優(yōu)選材料。

27.為了確保始終向縫隙充分供應(yīng)電解液，可優(yōu)選通過將陰極電解液進料導(dǎo)管連向該縫隙的分配器通道來供應(yīng)陰極電解液。為了確保分配器通道始終充滿電解液，其可具有溢流管（未顯示在附圖中），經(jīng)其可排出供應(yīng)的任選過量電解液。

28.氣體擴散電極在此特別將分配器通道和縫隙相對于氣體空間以氣密性方式密封。

29.優(yōu)選適宜地通過彈性安置的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)氣體擴散電極（gde）與陰極空間中的電流導(dǎo)線的接觸。這可制造為使得例如安裝在彈簧上的金屬網(wǎng)板形式的剛性結(jié)構(gòu)從氣體空間側(cè)電接觸gde。為了在壓力負荷（例如歸因于電接觸）下保持gde與隔板之間的縫隙的尺寸，特別將間隔片安裝在隔板與gde之間的縫隙中。當(dāng)流動減慢器在其表面上的壓力負荷下具有足夠的機械穩(wěn)定性和剛性時，其也可執(zhí)行間隔片的功能。

30.在該新型電解池的一個優(yōu)選實施方案中，用于陽極反應(yīng)產(chǎn)物的第二氣體排出導(dǎo)管連接在陽極空間的上端，用于氣體反應(yīng)產(chǎn)物，特別是一氧化碳、氫氣和未消耗的二氧化碳氣體的第一氣體排出導(dǎo)管連接在氣體空間的上端，且用于二氧化碳的氣體進料導(dǎo)管連接在氣體空間的下端?？蓛?yōu)選通過位于電解池內(nèi)的氣體分配器通道，例如具有許多孔作為氣體入口的管道來引入二氧化碳，以可在電解池的寬度上均勻地向電極表面供應(yīng)二氧化碳并可排出反應(yīng)產(chǎn)物。

31.供應(yīng)到陰極半殼的co2的量為按照上述反應(yīng)方程式計算的根據(jù)電流流入的電荷量的至少0.5倍。當(dāng)要有意生產(chǎn)更多氫氣時，需要亞化學(xué)計算量的co2。當(dāng)要避免產(chǎn)生氫氣時，過量引入co2。在此，co2的量優(yōu)選為根據(jù)流入的電流所需的化學(xué)計算量的倍數(shù)。特別地，引入比化學(xué)計算所需量多0.5%至800%的co2。

32.在該新型電解池的另一個優(yōu)選的變體中，將第二氣體排出導(dǎo)管連向用于將二氧化碳與氧氣分離的分離裝置，并且該分離裝置經(jīng)由二氧化碳導(dǎo)管連向氣體進料導(dǎo)管，以能夠?qū)⒁逊蛛x出的二氧化碳再循環(huán)到電解池。已分離出的氧氣，由于其純度，可直接送往進一步用于其它化學(xué)反應(yīng)。

33.在用于將co2還原成co的電解池的一個優(yōu)選實施方案中，使用堿金屬碳酸氫鹽，優(yōu)選碳酸氫鉀、碳酸氫銫或碳酸氫鈉，特別優(yōu)選碳酸氫鉀的水溶液作為陰極電解液。

34.與此獨立地，在電解池的另一優(yōu)選實施方案中，使用堿金屬碳酸氫鹽，優(yōu)選碳酸氫鉀、碳酸氫銫或碳酸氫鈉，特別優(yōu)選碳酸氫鉀的水溶液作為陽極電解液。陽極電解液和陰極電解液中的鹽適宜地特別具有相同陽離子。

35.為了提高電導(dǎo)率，可將對陽極反應(yīng)或陰極反應(yīng)呈惰性的優(yōu)選具有相同陽離子的導(dǎo)電鹽（例如堿金屬硫酸鹽或堿金屬硫酸氫鹽，特別任選鉀、銫和鈉的硫酸鹽或硫酸氫鹽，特別優(yōu)選硫酸氫鉀）彼此獨立地添加到陽極電解液和陰極電解液兩者中。鹽的總濃度優(yōu)選為0.1至2 mol/l，其中特別優(yōu)選使用具有大于10 s/m的在25℃下的電導(dǎo)率的電解液（s是西門子，m是米）。

36.在該新型電解池的一個特別優(yōu)選的變體中，當(dāng)相同電解質(zhì)鹽用于陽極電解液和陰極電解液時，將陰極電解液出口安裝在陰極半殼上在該縫隙的下端并將陰極電解液入口安裝在該縫隙上方，并將陰極電解液出口連向陰極電解液收集管導(dǎo)管，在該收集管導(dǎo)管中合并來自電解池的陰極電解液出口的陰極電解液。在陽極電解液的收集管中合并來自電解池的陽極電解液出口的陽極電解液（參見例如圖1）。

37.因此優(yōu)選的是電解池，其特征在于當(dāng)相同電解質(zhì)鹽用于陽極電解液和陰極電解液時，將陰極電解液出口安裝在陰極半殼上在該縫隙的下端并將陰極電解液入口安裝在該縫隙上方，并且當(dāng)多個陰極電解液出口時，陰極電解液出口優(yōu)選經(jīng)由一個收集管導(dǎo)管而連向電解液收集裝置，在該電解液收集裝置中合并來自陰極電解液出口的陰極電解液和來自陽極電解液出口的陽極電解液。當(dāng)多個陽極電解液出口時，也特別優(yōu)選將收集器安裝在陽極電解液出口和電解液收集裝置之間。

38.在陰極電解液和陽極電解液互相合并之前，優(yōu)選將這兩種溶液各自供入氣體脫除單元。在此，分離出溶解并分散在電解液中的氣體。陽極電解液因此基本脫除氧氣，陰極電解液基本脫除一氧化碳和氫氣。這防止包含含co2的氧氣的陽極電解液與包含含co/h2的氣體的陰極電解液混合并形成爆炸性氣體混合物。然后可合并已脫除氣體的電解液：陽極電解液和陰極電解液。

39.為了設(shè)定進入陽極空間和陰極空間的電解液的預(yù)定流入溫度，如果需要，可借助熱交換器加熱或冷卻電解液。為了任選設(shè)定電解液的濃度，可加入適當(dāng)量的電解質(zhì)鹽或水。同樣地，可將更濃或更稀的電解質(zhì)溶液引入電解池以設(shè)定所需入口濃度。

40.在該新型電解池的另一個優(yōu)選的實施方案中，第一氣體排出導(dǎo)管特別經(jīng)由將電解池的第一氣體排出導(dǎo)管連向其它電解池的其它類似氣體排出導(dǎo)管的收集導(dǎo)管連向用于分

離一氧化碳、氫氣和未消耗的二氧化碳氣體的氣體分離單元。

41.在該新型電解池的這一具體實施方案中，氣體分離單元優(yōu)選具有用于分離出的二氧化碳氣體的再循環(huán)導(dǎo)管，所述再循環(huán)導(dǎo)管連向用于二氧化碳氣體的第一氣體進料導(dǎo)管和氣體空間。特別地，在此將分配器導(dǎo)管連入其間，該分配器導(dǎo)管將再循環(huán)導(dǎo)管連向該電解池的用于二氧化碳氣體的第一氣體進料導(dǎo)管并連向其它電解池的其它類似第一氣體進料導(dǎo)管。

42.氣體分離單元還優(yōu)選具有用于分離出的一氧化碳的排出導(dǎo)管，所述排出導(dǎo)管連向用于將一氧化碳化學(xué)轉(zhuǎn)化成化學(xué)中間體的化學(xué)生產(chǎn)裝置。作為替代，已分離出的一氧化碳可供入收集導(dǎo)管或送往儲存以供進一步使用。

43.典型中間體是例如用于生產(chǎn)工業(yè)聚合物，特別是聚氨酯或聚碳酸酯的光氣、異氰酸酯或雙酚。

44.氣體分離單元還優(yōu)選具有用于分離出的氫氣的排出導(dǎo)管，所述排出導(dǎo)管又連向氫氣管網(wǎng)或氫氣灌裝裝置。

45.在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，用于陽極反應(yīng)產(chǎn)物的第二氣體排出導(dǎo)管連向用于將二氧化碳與氧氣分離的第二氣體分離單元，且第二氣體分離單元經(jīng)由二氧化碳導(dǎo)管和任選經(jīng)由分配器導(dǎo)管連向氣體進料導(dǎo)管。

46.在該電解池的另一特別優(yōu)選的變體中（參見例如圖2），用于陽極反應(yīng)產(chǎn)物的第二氣體排出導(dǎo)管和陽極電解液排出導(dǎo)管形成單元，并連向外部收集管導(dǎo)管的氣/液分離。該氣/液分離將由co2和o2組成的氣體混合物與電解液分離。將陽極電解液供入第二氣體脫除單元并將氣體供入用于co2和o2的第二氣體分離單元。來自電解液收集裝置的電解液隨后經(jīng)由陽極電解液的外部分配器導(dǎo)管再送回陽極電解液入口。

47.在該電解池的另一特別優(yōu)選的變體中，電解液再循環(huán)導(dǎo)管（任選用于陰極電解液和/或陽極電解液）具有用于混入任選水或更高濃度的電解液的進料導(dǎo)管和用于將貧化的電解液（例如陽極電解液）與更高濃度的電解液混合、或根據(jù)需要混入水或低濃度電解液的混合單元。

48.鎳和鎳合金已被發(fā)現(xiàn)是用于構(gòu)造陰極半殼的優(yōu)選材料。但是，在電解池的一個特別優(yōu)選的實施方案中，在電解池中與電解液接觸的所有部件由鎳構(gòu)成并具有由金制成的起始防腐蝕層（anlaufkorrosionsschutzschicht）。原則上也可以使用在低于90℃的運行溫度下替代地呈惰性的聚合物作為構(gòu)造材料或電解池的陰極側(cè)的內(nèi)部涂層的材料，只要這些在給定溫度下化學(xué)耐受電解液和氣體。

49.作為用于構(gòu)造陽極半殼的優(yōu)選材料，使用鎳和鎳合金、鈦或鈦合金。在電解池中與電解液接觸的所有部件也可特別優(yōu)選在陽極半殼的區(qū)域中具有由金制成的起始防腐蝕層。在此，同樣也可替代性地使用具有足夠耐熱性和機械強度的惰性聚合物作為構(gòu)造材料或電解池的陽極側(cè)的內(nèi)部涂層的材料。

50.本發(fā)明的另一主題是用于通過膜電解法或隔膜電解法在工業(yè)規(guī)模下使co2電化學(xué)反應(yīng)的電解器，其特征在于所述電解器具有以雙極方式互相電連接的多個根據(jù)本發(fā)明的電解池。

51.電解器特別優(yōu)選制造為將各個電解池以雙極方式互相連接并為末端元件配備電流輸入或電流輸出板。

m/s的范圍內(nèi)。這可例如通過使氣體擴散電極和氣體擴散電極的載體結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域中的氣體空間保持盡可能窄來實現(xiàn)。在工業(yè)電解池的情況下，從氣體擴散電極到陰極后壁的距離因此應(yīng)該最高5 cm，優(yōu)選最高4 cm，特別優(yōu)選最高2 cm。也可想到在氣體擴散電極和氣體擴散電極的載體結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域中的導(dǎo)流內(nèi)構(gòu)件，以防止不理想的煙囪效應(yīng)。此外，在氣體擴散電極和載體結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域中使氣流湍流的內(nèi)構(gòu)件也可行。這可通過例如安裝多孔結(jié)構(gòu)，如金屬或塑料泡沫或針織物、編織物（geflechte）或機織物實現(xiàn)。

59.作為用于制造gde的載體，優(yōu)選使用鍍金的鎳網(wǎng)、銀網(wǎng)、ptfe涂覆的玻璃纖維載體、碳纖維機織物或碳基針織物/結(jié)構(gòu)，以及基于聚合物，例如聚丙烯或聚乙烯的載體。

60.借助隔板分隔陽極室和陰極室有助于避免電解液的混合和避免電化學(xué)短路。在不存在隔板的情況下，陽極形成的氣體可直接在陰極處再還原，因此形成電化學(xué)短路，降低電流效率并損害該方法的經(jīng)濟性。此外，在gde處形成的氫氣和/或一氧化碳可與陽極形成的氧氣形成爆炸性氣體混合物。

61.如果根據(jù)電解池的一個優(yōu)選實施方案使用離子交換膜作為隔板，可以優(yōu)選使用原則上已知的陽離子交換膜，例如fumasep f 1075?pk（制造商: fumatech gmbh）、nafion n 324型（制造商: chemours company），特別是nafion n324。

62.如果根據(jù)電解池的一個優(yōu)選實施方案使用隔膜作為隔板，可以使用原則上已知用于電解的隔膜；例如特別使用由ptfe和氧化鋯構(gòu)成的zirfon

tm pearl型的隔膜（制造商: agfa）。

63.適宜地尤其構(gòu)造電解池，以使隔板直接貼在陽極上。將陽極導(dǎo)電連接到陽極半殼。在此優(yōu)選地，陽極制造為使其具有空腔，空腔的形狀使得在陽極處形成的氣體（例如氧氣）被導(dǎo)向背對隔板的陽極背面。作為陽極結(jié)構(gòu)，可以使用例如金屬網(wǎng)板或原則上從現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它陽極結(jié)構(gòu)。該新型電解池的一個優(yōu)選實施方式的特征還在于，陽極經(jīng)陽極的點形、線形或面形接觸位置貼在隔板上。這使得可以將在陽極處產(chǎn)生的氣體導(dǎo)向背對隔板的陽極背面。存在于陽極和隔板之間的氣體有時導(dǎo)致電解電壓提高，這損害電解過程或電解過程的經(jīng)濟性。此外，通過將隔板貼在陽極上，避免在運行過程中對隔板的損傷。通過氣體的產(chǎn)生，可導(dǎo)致壓力波動，以致隔板在電解過程中來回移動，這從長期來看造成機械損傷，以致開裂和因此缺乏氣/液分離效應(yīng)。

64.在本發(fā)明的這種優(yōu)選實施方式中，將隔板壓到陽極上的壓差為至少10毫巴。

65.本發(fā)明的另一主題還是在作為陰極的氣體擴散電極處通過膜電解法在工業(yè)規(guī)模下使co2電化學(xué)反應(yīng)的方法，其特征在于所述方法在上述新型電解池中進行，其中所述隔板是離子交換膜，其包括步驟：

將陰極電解液——含有至少堿金屬碳酸氫鹽的水溶液——經(jīng)由陰極電解液入口引入到離子交換膜和陰極之間的縫隙，將陽極電解液——含有至少堿金屬碳酸氫鹽的水溶液——經(jīng)由陽極電解液入口引入陽極空間，將二氧化碳氣體料流經(jīng)由第一氣體進料導(dǎo)管引入氣體空間，在電流導(dǎo)線處設(shè)定電解電壓，在陰極電解液出口排出已反應(yīng)的陰極電解液，排出由陽極電解液和產(chǎn)物氣體組成的陽極反應(yīng)產(chǎn)物，其中陽極電解液經(jīng)由陽極電解液出口排出且產(chǎn)物氣體氧氣和任選co2經(jīng)由第二氣體排出導(dǎo)管排出，或特別優(yōu)選地，陽極電解液和產(chǎn)物氣體一起經(jīng)由導(dǎo)管排出，由至少co、未消耗的co2和任選氫氣組成的氣體陰極反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)由第一氣體排出導(dǎo)管從氣體空間排出，將co、未消耗的co2和任選氫氣的氣體混合物分離成組分并將未消耗的co2再循環(huán)到第一氣體進料導(dǎo)管，設(shè)定排出的陽極電解液和陰極電解液中的堿金屬碳酸氫鹽的初始濃度，和將陰極電解液再循環(huán)到陰極電解液入口并將陽極電解液再循環(huán)到陽極電解液入口。

66.本發(fā)明的另一主題還是在作為陰極的氣體擴散電極處通過隔膜電解法在工業(yè)規(guī)模下使co2電化學(xué)反應(yīng)的方法，其特征在于所述方法在上述新型電解池中進行，其中所述隔板是隔膜，其包括步驟：

將陰極電解液——含有至少堿金屬碳酸氫鹽的水溶液——經(jīng)由陰極電解液入口引入到隔膜和陰極之間的縫隙，將陽極電解液——含有至少堿金屬碳酸氫鹽的水溶液——經(jīng)由陽極電解液入口引入陽極空間，將二氧化碳氣體料流經(jīng)由第一氣體進料導(dǎo)管引入氣體空間，在電流導(dǎo)線處設(shè)定電解電壓，在陰極電解液出口排出已反應(yīng)的陰極電解液，排出由陽極電解液和產(chǎn)物氣體組成的陽極反應(yīng)產(chǎn)物，其中陽極電解液經(jīng)由陽極電解液出口排出且產(chǎn)物氣體氧氣和任選co2經(jīng)由第二氣體排出導(dǎo)管排出，或特別優(yōu)選地，陽極電解液和產(chǎn)物氣體一起經(jīng)由導(dǎo)管排出，由至少co、未消耗的co2和任選氫氣組成的氣體陰極反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)由第一氣體排出導(dǎo)管從氣體空間排出，將co、未消耗的co2和任選氫氣的氣體混合物分離成組分并將未消耗的co2再循環(huán)到第一氣體進料導(dǎo)管，設(shè)定排出的陽極電解液和陰極電解液中的堿金屬碳酸氫鹽的初始濃度，和將陰極電解液再循環(huán)到陰極電解液入口并將陽極電解液再循環(huán)到陽極電解液入口。

67.在上述方法的一個優(yōu)選實施方案中，二氧化碳氣體在供入電解池和供入氣體空間前用水蒸氣增濕。在此，二氧化碳氣體加載的水量如此之多，以使得電解池中的陰極電解液的水蒸氣分壓對應(yīng)于供入的二氧化碳氣體的水蒸氣分壓。這可以防止水在相界處被供入到氣體擴散電極內(nèi)部的電解液中并防止水被采出。任選地，必須加熱供入的二氧化碳氣體，以使二氧化碳可吸取足量的水。

68.優(yōu)選進行這兩種新型方法（膜電解和隔膜電解），以使在靠近氣體擴散電極的背面的氣體空間中的氣體速度為0.001 m/s至15 m/s，優(yōu)選0.01 m/s至10 m/s。

69.在另一個優(yōu)選的實施方式中，優(yōu)選進行這兩種新型方法（膜電解和隔膜電解），以使陰極電解液自上而下流過縫隙的漂移速度為0.2 cm/s至15 cm/s，優(yōu)選1 cm/s至10 cm/s。與此獨立地，將陽極電解液在陽極半殼中的體積流量設(shè)定為10 l/(h*m2)至300 l/(h*m2)的值（在此，單位l = 陽極電解液的升數(shù)，h是小時，m2是以m2計的陽極面積）。

70.下面借助附圖舉例詳細說明本發(fā)明。

71.附圖顯示：圖1穿過電解池z的示意性垂直截面圖圖2多個電解池具有聯(lián)合出口的陽極電解液的引入和排出圖3多個電解池具有單獨出口的陽極電解液的引入和排出圖4多個電解池的陰極電解液的引入和排出圖5在陰極處的氣體的引入和排出圖6整個方法的示意性概覽圖在附圖中，附圖標(biāo)記具有以下含義：1陰極半殼2陽極半殼3隔板（隔膜、離子交換膜）4氣體空間（陰極）5用于二氧化碳的第一氣體進料導(dǎo)管（陰極空間）6用于氣體反應(yīng)產(chǎn)物的第一氣體排出導(dǎo)管（陰極空間）7用于陽極反應(yīng)產(chǎn)物的第二氣體排出導(dǎo)管（陽極空間）8陽極電解液入口9陽極電解液出口9a通往氣體脫除單元的含氧陽極電解液出口9b 無氧陽極電解液出口10 陽極11 陰極（gde）12 陰極電解液縫隙13 陰極電解液入口14 陰極電解液出口14a從收集裝置43到氣體脫除單元74的含co/h2的陰極電解液出口14b 無co/h2的陰極電解液出口15 陽極空間15a陽極電解液16 陰極空間17 陰極電解液18用于設(shè)定濃度的水或濃縮或稀釋電解液的進料導(dǎo)管19電解液收集裝置20 用于co2/o2分離的第二氣體分離單元21 用于co/h2/co2的氣體分離單元24 流動減慢器31 陰極的電流導(dǎo)線32 陽極的電流導(dǎo)線33 二氧化碳氣體34 分配器通道35彈性結(jié)構(gòu)40 陽極電解液入口8的外部分配器導(dǎo)管41 陽極電解液出口9的外部收集管導(dǎo)管41a用于o2/co2的氣體排出通道41b合并的陽極電解液和氣體排出導(dǎo)管70（排出氣體和電解液）的外部收集管導(dǎo)管，其帶有氣/液分離42 陰極電解液入口13的外部分配器導(dǎo)管43 陰極電解液出口14的外部收集管導(dǎo)管44通往陰極的氣體進料導(dǎo)管5的外部分配器導(dǎo)管45 來自陰極的第一氣體排出導(dǎo)管6的外部收集管導(dǎo)管50co氣體51h2氣體52o2氣體53co2氣體再循環(huán)導(dǎo)管60 末端電解池的電流供應(yīng)61 末端電解池的電流輸出62 電流供應(yīng)板63電流輸出板70 陽極的氣體和電解液排出72 用于氧氣的氣體脫除單元74 用于氫氣和一氧化碳的氣體脫除單元90陽極到陽極半殼的導(dǎo)電連接91gde 7和彈性結(jié)構(gòu)35到陰極半殼的導(dǎo)電連接z電解池e電解器。

實施例

72.根據(jù)本發(fā)明的電解池或電解器的結(jié)構(gòu)的一般描述陰極半殼陰極半殼1具有電解液入口13和電解液出口14以及氣體進料導(dǎo)管5和氣體排出導(dǎo)管6（見圖1）。

73.從上方實現(xiàn)通往陰極半殼1的電解液入口13并且供入的陰極電解液17自上而下沿氣體擴散電極（gde）11流動。在此，陰極電解液17在離子交換膜3和gde 11之間的縫隙12中向下流動。為了避免經(jīng)過縫隙12的過大電解液流量，將流動減慢器24安裝在縫隙12中。

74.流動減慢器24如wo2003/042430a2中所述由ptfe的多孔機織物制成。

75.為了確保始終向該縫隙供應(yīng)足量的陰極電解液17，經(jīng)由分配器通道34進行引入。為了確保分配器通道34始終充滿陰極電解液17，這一通道可具有溢流管（在此未顯示），經(jīng)其可排出供入的任選過量陰極電解液17。

76.通過彈性安裝的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)35實現(xiàn)gde 11與陰極空間中的電流導(dǎo)線31的接觸。這種彈性結(jié)構(gòu)35安置在金屬網(wǎng)板形式的剛性鎳金屬結(jié)構(gòu)上（未顯示在圖1中）。金屬網(wǎng)板借助剛性連接91導(dǎo)電連接到陰極半殼1。在此將gde 11安裝在彈性結(jié)構(gòu)35上并從氣體空間4側(cè)發(fā)生電接觸。陰極半殼1在多個電解池z1以雙極方式連接的情況下與另一相鄰電解池z2的陽極半殼2電接觸，或與電流供應(yīng)板62電接觸。最外的陽極半殼2相應(yīng)地電連接到電流輸出板63。

77.用于將二氧化碳33引入氣體空間4的氣體進料導(dǎo)管5安裝在氣體空間4的下部，來自陰極空間16的氣體反應(yīng)產(chǎn)物的排出導(dǎo)管6安裝在氣體空間4的上部。為了防止氣體與電解液一起經(jīng)由陰極電解液出口14離開陰極空間16，在一個變體中適宜地布置出口14，以使其可以浸沒方式引入陰極電解液的外部收集管導(dǎo)管43。這種浸沒原則上是已知的（參見例如de102005027735a1）。

78.在具有多個(n)電解池z1、z2、…z(n)的電解器e中，將陰極電解液的排出導(dǎo)管14和進料導(dǎo)管13經(jīng)由外部連接管導(dǎo)管?–?收集器43或分配器42?–（圖4）（其中存在流動連接）聚集到一起。同樣地，將氣體排出導(dǎo)管6和氣體進料導(dǎo)管5經(jīng)由外部連接管導(dǎo)管?–?收集器45或分配器44?–（圖5）聚集到一起。在圖3中描繪了從分配器40類似地將陽極電解液進料導(dǎo)管8聚集到一起，并將陽極電解液排出導(dǎo)管9在收集器41中聚集到一起。集合陽極氣體的氣體排出導(dǎo)管7，它們同樣可經(jīng)由收集管導(dǎo)管（未顯示）實現(xiàn)并供入第二氣體分離單元20（圖3），或?qū)㈥枠O氣體與陽極電解液一起經(jīng)由聯(lián)合導(dǎo)管70從陽極空間15排出并在配置為氣/液分離裝置的收集器41b中分離成電解液料流（在導(dǎo)管9a中）和陽極氣體（在導(dǎo)管41a中）（圖2）。陽極氣體然后經(jīng)由導(dǎo)管41a供入第二氣體分離單元20以分離氧氣和co2。

79.經(jīng)由陰極電解液出口14聚集在收集器43中的陰極電解液優(yōu)選經(jīng)由陰極電解液出口14a供入氣體脫除裝置74，在該氣體脫除裝置中將陰極電解液脫除殘留的溶解或分散的氫氣和一氧化碳（見圖6）。將這些殘留氣體棄置或燃燒。

80.經(jīng)由出口9b從氣體脫除裝置72取出無氧電解液并供入電解液收集裝置19。從此處，可在通過加入水或更稀或更濃的電解質(zhì)溶液18調(diào)節(jié)濃度后，將電解液分配到陽極和陰極。從電解液收集裝置19，借助熱交換器（未顯示）使電解液達到必要的流入溫度并經(jīng)由分配器42和40經(jīng)導(dǎo)管8和13供入電解池（見圖6）。

81.經(jīng)由出口9聚集在收集器41中的陽極電解液優(yōu)選經(jīng)由導(dǎo)管9a供入氣體脫除裝置72，在該氣體脫除裝置中將陽極電解液脫除殘留氣體，如氧氣。根據(jù)量，將這些殘留氣體棄置或再利用。

82.已脫除氧氣的陽極電解液經(jīng)由導(dǎo)管9b供入電解液收集裝置19。

83.作為氣體脫除裝置72或74，可以使用原則上已知的汽提塔（ausblaskolonne）。

84.使用具有至少0.1 m2的活性電極面積的電解池z作為運行的基礎(chǔ)。電解池z在此具有至少10 cm的寬度。電極的高度為至少30 cm。向gde供應(yīng)電解液的速率通常為25 l/(h*m2)至500 l/(h*m2)。在此，l是以升計的傳送的陰極電解液的體積，h是小時，m
2

是安裝的gde的面積。

85.陰極電解液17自上而下流過由gde 11和隔板3形成的縫隙12的漂移速度通常為0.2 cm/s至15 cm/s。

86.gde 11和隔板（離子交換膜3）之間的縫隙12具有至少0.1 mm的縫隙寬度并且為至少30 cm高和10 cm寬。

87.使用堿金屬碳酸氫鹽或其混合物，例如碳酸氫鈉或碳酸氫鉀的水溶液作為陰極電解液17。其它鹽，如堿金屬的硫酸鹽或硫酸氫鹽可作為導(dǎo)電鹽加入。鹽的總濃度優(yōu)選為0.1至2 mol/l，其中使用具有大于10 s/m的在25℃下的電導(dǎo)率的電解液（s是西門子，m是米）?？墒褂蒙虡I(yè)電導(dǎo)率測量儀器進行電導(dǎo)率的測量。

88.陰極電解液從陰極半殼1經(jīng)由14的流出溫度特別為最大85℃，優(yōu)選最大60℃，特別優(yōu)選最大45℃。調(diào)節(jié)供入電解池z的陰極電解液17的溫度，以遵循該流出溫度。

89.將過量co

2 33經(jīng)由入口5供入陰極半殼1的氣體空間4。在此，co2的量優(yōu)選為根據(jù)流入的電流所需的化學(xué)計算量的倍數(shù)。加入比化學(xué)計算所需量多0.5%至800%的co2。

90.為了獲得引入的co2的更好分布，在電解池z中可使用具有孔的軟管（在此未顯示）形式的氣體分配器，以實現(xiàn)引入的co2的均勻分布并輸出反應(yīng)產(chǎn)物。

91.陰極電解液回路通過陰極出口14從陰極半殼1取出的陰極電解液17可任選仍含有由co、h2和過量co2形成的氣體混合物的殘留物。

92.第一次分離例如在尺寸足夠的收集管導(dǎo)管43中發(fā)生，向其中供入來自電解z的氣/液混合物。收集管導(dǎo)管43在此具有至少一個液體出口14a和氣體排出通道（未顯示）。在此，將氣體排出通道連接到氣體收集導(dǎo)管45。將氣體收集導(dǎo)管45連接到陰極元件1的氣體出口6。氣體收集導(dǎo)管45將來自所有電解池z的氣體供應(yīng)到氣體分離單元21。

93.來自氣體收集導(dǎo)管43的陰極電解液17可經(jīng)由導(dǎo)管14a特別供入氣體脫除單元74。

94.從電解液收集裝置19將電解液再送回電解池z?？深A(yù)先測試電解液的組成，并且任選補充水和上述鹽，以始終分別將具有相同濃度的電解液再循環(huán)到電解池z。

95.從電解液收集裝置19，例如借助泵且經(jīng)由熱交換器和分配器導(dǎo)管40、42將電解液再送回電解池z。

96.已從電解池z分離出的來自外部收集管導(dǎo)管45的由co、h2和過量co2組成的氣體混合物的進一步加工例如如下進行：

在熱交換器中冷卻該氣體混合物，在冷卻時獲得的冷凝物可例如再送回電解液回路，脫除過量或未反應(yīng)的co2。這可借助膜法和/或借助胺洗滌進行。在胺洗滌的情況下，使用各種乙醇胺/水混合物或其它胺如單乙醇胺作為吸收介質(zhì)。在洗滌塔中在幾乎大氣壓下進行co2脫除。氣體自下而上流過洗滌塔，而胺溶液反向流動并在此吸取co2。荷載的洗滌溶液通過引入熱再生，然后可再使用。將釋放的co2再送回電解元件。原則上，如用于發(fā)電站的co2脫除的技術(shù)可用于該co2脫除（s. schmidt, vgb powertech 12/2013），將已分離出的co2與需要新鮮加入的co2一起再送回電解池，

然后通過膜法和/或使用冷箱進行剩余co和氫氣的分離。冷箱是原則上已知的并在低溫下運行以將co與h2分離的冷藏室。在這些方法中，實現(xiàn)180℃和更低的溫度。這些冷藏室用于合成氣的分離并可在商業(yè)上為用戶專門定制，

將獲自冷箱的氫氣送往進一步利用，將獲自冷箱的一氧化碳送往進一步利用，例如用于生產(chǎn)光氣和后續(xù)產(chǎn)物，這些產(chǎn)物用于聚合物生產(chǎn)。

97.任選分離出小比例的電解液（涉及陽極電解液和陰極電解液）并棄置，以避免電解液回路中的雜質(zhì)積聚。

98.氣體擴散電極為了將co2還原成co，作為氣體擴散電極（gde），特別優(yōu)選使用與ep2398101中描述的電極類似的銀基gde，其具有下示變化。由所用原材料的材料密度計算出的催化活性層的孔隙率大于10%但小于80%。

99.在此如下制造gde：由5重量%的ptfe粉末、88重量%的氧化銀(i)和7重量%的銀粉末（例如來自ferro公司的331類型）組成的3.5千克粉末混合物在配有星形旋流器作為混合元件的型號r02的來自eirich公司的混合器中在6000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)下混合，以使粉末混合物的溫度不超過55℃?；旌峡偣惨?0秒的混合時間進行三次和以60秒的混合時間進行三次。在混合后，使用具有1.0 mm篩孔的篩子篩分粉末混合物。隨后將篩過的粉末混合物施加到導(dǎo)電載體元件上。載體元件是由銀構(gòu)成并具有0.14 mm的絲粗度和0.5 mm的篩孔的絲網(wǎng)。借助2 mm厚的模板進行施加，其中使用具有1.0 mm的篩孔的篩子施加粉末。借助刮板除去凸出模板厚度的過量粉末。在移除模板后，借助輥壓機在0.45 kn/cm的壓制力下壓制施加了粉末混合物的載體。從輥壓機中取出氣體擴散電極。該氣體擴散電極具有大約50%的孔隙率。

100.隔板陽極和陰極室的分隔有助于避免電解液的混合和避免電化學(xué)短路。在不存在隔板的情況下，在陽極處形成的氣體可直接在陰極處再還原，這導(dǎo)致電化學(xué)短路，其降低電流效率并損害該方法的經(jīng)濟性。此外，在gde處形成的氫氣和/或一氧化碳可與陽極形成的氧氣形成爆炸性氣體混合物。作為隔板，可以特別優(yōu)選使用陽離子交換膜，如來自fumatech公司的fumasep f 1075pk或nafion n 324型（制造商: chemours company），特別是nafion n324。合適的隔膜是例如由ptfe和氧化鋯構(gòu)成的結(jié)構(gòu)zirfon

tm pearl（制造商: agfa）。例如，使用陽離子交換膜nafion n324。

101.特別構(gòu)造電解池，以使隔板貼在陽極結(jié)構(gòu)上。在此，陽極制造為使其具有空腔，其將在陽極處形成的氣體導(dǎo)向背對隔板的一側(cè)。作為陽極結(jié)構(gòu)，可以使用例如金屬網(wǎng)板，但其中可使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它結(jié)構(gòu)。

102.將隔板壓到陽極上的壓力在此特別大于10毫巴。

103.陽極空間電解池z的陽極半殼2例如由陽極電解液入口8和陽極電解液出口9和第二氣體排出導(dǎo)管7（從中排出形成的氣體）以及陽極10組成。陽極10在此經(jīng)由導(dǎo)線90導(dǎo)電連接到陽極半殼2（圖1）。

104.陽極電解液15a經(jīng)由陽極電解液入口8供入陽極空間15的下部并經(jīng)由陽極電解液出口9在陽極空間15的頂部取出。陰極電解液17和陽極電解液15a因此反向流過電解池z。

105.根據(jù)陽極反應(yīng)選擇陽極電解液15a。在本情況下，其中在陽極10處產(chǎn)生氧氣，相同的電解液用作陽極電解液15a和陰極電解液17。

106.供入陽極半殼2的陽極電解液15a因此例如由含有堿金屬碳酸氫鹽的水性電解液組成，也向其中加入其它惰性鹽以提高電導(dǎo)率。這樣的鹽包括堿金屬硫酸鹽、堿金屬硫酸氫鹽或其混合物。電解質(zhì)溶液中的堿金屬離子的總濃度特別是0.01 mol/l至2 mol/l。

107.供入陽極半殼的陽極電解液15a的ph值優(yōu)選為4至9。

108.從陽極半殼2取出的陽極電解液15a優(yōu)選具有0.01 mol/l至2 mol/l的堿金屬離子的濃度。

109.特別將陽極半殼中的壓力設(shè)定為比陰極半殼中的壓力低0至500毫巴。

110.將特別為10 l/(h*m2)至300 l/(h*m2)的經(jīng)過入口8的陽極電解液15a的體積流量供入陽極半殼。

111.電解液從陽極半殼的流出溫度優(yōu)選為最高85℃，優(yōu)選最高60℃，特別優(yōu)選最高45℃。在此借助熱交換器調(diào)節(jié)供入電解池z的陽極電解液的溫度，以能夠遵循該流出溫度。

112.從陽極半殼2取出的形成的氧氣和任選二氧化碳和陽極電解液的混合物經(jīng)由導(dǎo)管70首先供入外部收集管導(dǎo)管41b。收集管導(dǎo)管41b在此具有至少一個液體出口9a和氣體排出通道41a。

113.在分開排出陽極電解液和反應(yīng)氣體的變體中（圖3），形成的氧氣與二氧化碳一起從陽極半殼2經(jīng)由氣體排出導(dǎo)管7輸出，任選干燥并供入第二氣體分離單元20。在第二氣體分離單元20中分離出的co2經(jīng)由導(dǎo)管5再送回陰極半殼1的氣體空間4。收集氧氣52并送往進一步利用。

114.在分開排出陽極電解液和反應(yīng)氣體的變體中（圖3），陽極電解液15a經(jīng)由導(dǎo)管9從陽極半殼2輸出并供入收集管導(dǎo)管41。在收集管導(dǎo)管中將陽極電解液15a與殘留氧氣和co2氣體分離。然后將陽極電解液經(jīng)由導(dǎo)管9a供入用于氧氣的氣體脫除單元72以實現(xiàn)殘余脫氣。已脫除殘留氧氣的陽極電解液經(jīng)由導(dǎo)管9b供入電解液收集裝置19。

115.將經(jīng)由出口14流出陰極半殼2的陰極電解液17供入外部收集管導(dǎo)管43（圖4）。任選夾帶的一氧化碳或氫氣從收集管導(dǎo)管43經(jīng)由未顯示的導(dǎo)管供入用于co/h2的收集導(dǎo)管45。陰極電解液17經(jīng)過導(dǎo)管14a進入氣體脫除單元74以脫除殘留co/h2。將已脫除co和h2的陰極電解液經(jīng)由導(dǎo)管14b供入電解液收集裝置19。

116.從電解液收集裝置19將合并的電解液再送回電解池z。預(yù)先測試電解液的組成并且任選經(jīng)由進料導(dǎo)管18補充水和/或上述鹽，以分別始終可以將相同濃度的陽極電解液15a和陰極電解液17再循環(huán)到電解池z。

117.從電解液收集裝置19，借助泵取出電解液并經(jīng)由熱交換器和連接管導(dǎo)管40供入陽極半殼和經(jīng)由另一熱交換器供入陰極半殼（未顯示）。

118.電解池的連接以形成電解器各電解池z1、z2...以至少10和最多100個單元的形式組裝在機架中。如上所示，借助外部收集器或分配器聚集來自多個電解池的單元電解液的排出導(dǎo)管14; 9和電解液的進料導(dǎo)管8、13以及氣體排出導(dǎo)管7; 70; 6和氣體進料導(dǎo)管5。

119.電隔離如果多個電解池z以雙極方式串聯(lián)在電解器e中，則每增加一個電解池z，電解器上的總電壓提高，并且雜散電流的風(fēng)險提高。因此必須進行供入各電解池和從中排出的電解液料流的小心的電隔離。如果總電壓大于200 v，則特別在流體技術(shù)連接的連接管導(dǎo)管和電解池之間使用電絕緣軟管或管道。

120.在此特別選擇塑料以使其對所用電解液和反應(yīng)氣體具有耐化學(xué)性和耐熱性。

121.可優(yōu)選使用如聚丙烯、聚乙烯或ptfe（聚四氟乙烯）之類的塑料。

122.實施例1（根據(jù)本發(fā)明）

使用由電解器e組成的電解單元，電解器e具有在電解器機架（未顯示）中以雙極方式互相連接的各電解池z、z1、z2、…?z(n)。在此，各電解池z具有2.53 m2的活性電極面積。在此，各個電解池z(n)具有由鈦制成的陽極半殼2以及用于產(chǎn)生氧氣的市售尺寸穩(wěn)定陽極10，其帶有來自umicore公司的鉑涂層platinode?。陰極半殼由鎳構(gòu)成。與陰極電解液17接觸的陰極半殼1的所有部件鍍金。電接觸氣體擴散電極11的所有部件同樣鍍金。使用基于銀?ptfe的電極（制造如上所述）作為氣體擴散電極11。陽極半殼2和陰極半殼1被nafion 324型的離子交換膜3（制造商: chemours）隔開。

123.在整流器處設(shè)定跨過電解池的電壓，以使7590 a的電流流過。

124.各電解池z在此如下運行：15重量%濃度的碳酸氫鉀溶液15a在400 kg/h的質(zhì)量流量和35℃的溫度下經(jīng)由進料導(dǎo)管8供入陽極半殼2。經(jīng)由排出導(dǎo)管7從陽極半殼2取出由2266 g/h的氧氣和12461 g/h的co2組成的氣體混合物。此外，經(jīng)由排出導(dǎo)管9在358.9 kg/h和42℃的溫度下從陽極半殼2取出8.8重量%濃度的碳酸氫鉀溶液。將氧氣和co2的氣體混合物供入第二氣體分離單元20，其將氧氣52與co

2 33分離。將已分離出的co

2 33添加到co2體積料流53中，其經(jīng)由進料導(dǎo)管5供入陰極半殼1的氣體空間4。

125.15重量%濃度的碳酸氫鉀溶液17在600 kg/h的質(zhì)量流量和30℃的溫度下經(jīng)由進料導(dǎo)管13供入陰極半殼1。經(jīng)由排出導(dǎo)管14從陰極半殼1流出的溶液的溫度為45.3℃并且該溶液具有18.5重量%的碳酸氫鉀含量。流出的質(zhì)量流量為640.1 kg/h。

126.將從陽極半殼2流出的陽極電解液15a供入外部收集管導(dǎo)管41。從外部收集管導(dǎo)管41將陽極電解液15a供入氣體脫除裝置72以除去殘留量的氧氣。氣體脫除單元72由具有50 cm的直徑和200 cm的高度的汽提塔（未顯示）組成。氮氣以100 l/h的體積流量相對于經(jīng)由分配器噴嘴從上方引入的陰極電解液反向流過?？蓮钠崴〕鰺oo2的電解液并供入電解液收集裝置19。

127.將經(jīng)由導(dǎo)管14從陰極半殼1流出的陰極電解液17供入外部收集管導(dǎo)管43。陰極電解液17經(jīng)由導(dǎo)管14a連接到氣體脫除單元74。氣體脫除單元74由具有50 cm的直徑和200 cm的高度的汽提塔（未顯示）組成。氮氣以100 l/h的體積流量相對于經(jīng)由分配器噴嘴從上方引入的陰極電解液反向流過。從汽提塔取出脫除co和h2的陰極電解液17并經(jīng)由導(dǎo)管14b供入電解液收集裝置19。已脫除的氣體送往焚燒單元。

128.將36511 g/h質(zhì)量流量的co2經(jīng)由氣體進料導(dǎo)管5供入陰極半殼1的氣體空間4。該量相當(dāng)于co2的化學(xué)計算所需量的大約5.8倍。溫度為25℃。co2在25℃下用水飽和。這通過將水注入進料導(dǎo)管5實現(xiàn)。氣體空間中的co2的氣體速度在25℃下為大約0.06 m/s。在該計算中不考慮氣體量中的水蒸氣比例。

129.將反應(yīng)氣體混合物經(jīng)由氣體收集導(dǎo)管45的排出導(dǎo)管6供入氣體空間4。將來自氣體收集導(dǎo)管45的氣體供入氣體分離單元21以分離co、h2和過量或未反應(yīng)的co2（圖5）。該氣體混合物具有下列組成：一氧化碳: 2577 g/h、氫氣99 g/h、co

2 20000 g/h。在氣體分離單元21的第一部分中，將已分離出的co

2 33供入氣體再循環(huán)導(dǎo)管53并經(jīng)由氣體進料導(dǎo)管5的氣體分配器導(dǎo)管44再循環(huán)到陰極半殼1。將來自氣體分離單元21中的氣體分離的第一階段的co/h2混合物的子料流送往甲醇的化學(xué)合成（未顯示）。將剩余co/h2混合物供入氣體分離單元21的第二階段，其分離氫氣和co。將分離的氣體送往進一步化學(xué)合成；特別地，將co供應(yīng)到生

產(chǎn)異氰酸酯的方法，其中在第一步驟中由co和氯氣生產(chǎn)光氣并進一步加工所得光氣以得到異氰酸酯。

130.因此能夠表明，可在工業(yè)電解器中將co2轉(zhuǎn)化成co，尤其使得用于生產(chǎn)所需工業(yè)量的co的可持續(xù)生產(chǎn)方法成為可能。技術(shù)特征：

1.用于在工業(yè)規(guī)模下使co2電化學(xué)反應(yīng)的電解池，其至少包含陰極半殼(1)，所述陰極半殼具有陰極(11)、具有連接到用于二氧化碳氣體的第一氣體進料導(dǎo)管(5)和連接到用于氣體反應(yīng)產(chǎn)物，特別是一氧化碳、氫氣和未消耗的二氧化碳氣體的第一氣體排出導(dǎo)管(6)的氣體空間(4)并具有陰極電解液入口(13)和陰極電解液出口(14)；并進一步包含陽極半殼(2)和布置在陽極半殼(2)和陰極半殼(1)之間的用于分隔陽極空間(15)和陰極空間(16)的隔板(3)，其中所述陽極半殼(2)至少配有用于陽極反應(yīng)產(chǎn)物，特別是氧氣和任選二氧化碳的第二氣體排出導(dǎo)管(7)、陽極電解液入口(8)和陽極電解液出口(9)以及陽極(10)；并進一步包含用于將陽極和陰極連向直流電壓源的電流導(dǎo)線(31、32)，其特征在于所述陰極(11)配置為用于使二氧化碳氣體反應(yīng)的氣體擴散電極，并且陰極(11)、陽極(10)和隔板(3)在它們的主要延伸方向上垂直布置，并將用于根據(jù)下降液膜的原理傳送陰極電解液(17)的縫隙(12)布置在隔板(3)和陰極(11)之間。2.如權(quán)利要求1中所述的電解池，其特征在于所述隔板(3)是離子交換膜或隔膜，優(yōu)選離子交換膜。3.如權(quán)利要求1或2中所述的電解池，其特征在于所述陰極(11)的垂直主延伸度為至少30 cm，優(yōu)選至少60 cm，特別優(yōu)選至少100 cm。4.如權(quán)利要求1至3的至少一項中所述的電解池，其特征在于所述陰極(11)配置為氣體擴散電極，所述氣體擴散電極基于銀和/或氧化銀，優(yōu)選銀粒子作為電催化劑并具有粉狀含氟聚合物，特別是ptfe粉末作為非導(dǎo)電粘合劑，并且壓實在金屬或非金屬、導(dǎo)電或非導(dǎo)電載體上。5.如權(quán)利要求1至4的至少一項中所述的電解池，其特征在于將第一氣體排出導(dǎo)管(6)連接到陽極空間(15)的上端，并將第二氣體排出導(dǎo)管(7)連接到氣體空間(4)的上端，并將第一氣體進料導(dǎo)管(5)連接到氣體空間(4)的下端。6.如權(quán)利要求1至5的至少一項中所述的電解池，其特征在于將用于陽極反應(yīng)產(chǎn)物的第二氣體排出導(dǎo)管(7)連向用于將二氧化碳與氧氣分離的第二氣體分離單元(20)，并且第二氣體分離單元經(jīng)由二氧化碳導(dǎo)管和任選經(jīng)由分配器導(dǎo)管(44)連向氣體進料導(dǎo)管(5)。7.如權(quán)利要求1至6的至少一項中所述的電解池，其特征在于所述陰極電解液是堿金屬碳酸氫鹽，優(yōu)選碳酸氫鉀、碳酸氫銫或碳酸氫鈉的水溶液，特別優(yōu)選碳酸氫鉀的水溶液。8.如權(quán)利要求1至7的至少一項中所述的電解池，其特征在于所述陽極電解液是堿金屬碳酸氫鹽，優(yōu)選碳酸氫鉀、碳酸氫銫或碳酸氫鈉的水溶液，特別優(yōu)選碳酸氫鉀的水溶液。9.如權(quán)利要求1至8的至少一項中所述的電解池，其特征在于當(dāng)相同電解質(zhì)鹽用于陽極電解液和陰極電解液時，陰極電解液出口(14)被安裝在陰極半殼(1)上在縫隙(12)的下端且陰極電解液入口(13)在縫隙(12)上方，并且陰極電解液出口(14)優(yōu)選經(jīng)由收集管導(dǎo)管(43)連向電解液收集裝置(19)，在該電解液收集裝置中合并來自陰極電解液出口(14)的陰極電解液和來自陽極電解液出口(9)的陽極電解液。10.如權(quán)利要求1至9的至少一項中所述的電解池，其特征在于第一氣體排出導(dǎo)管(6)特別經(jīng)由收集導(dǎo)管(45)連向用于分離一氧化碳、氫氣和未消耗的二氧化碳氣體的氣體分離單元(21)。11.如權(quán)利要求10中所述的電解池，其特征在于所述氣體分離單元(21)具有用于分離出的二氧化碳氣體的再循環(huán)導(dǎo)管(53)，所述再循環(huán)導(dǎo)管特別經(jīng)由分配器導(dǎo)管(44)連向用于

二氧化碳氣體的第一氣體進料導(dǎo)管(5)。12.如權(quán)利要求10或11中所述的電解池，其特征在于所述氣體分離單元(21)具有用于分離出的一氧化碳的排出導(dǎo)管，所述排出導(dǎo)管連向用于一氧化碳的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)生產(chǎn)裝置。13.如權(quán)利要求10至12的至少一項中所述的電解池，其特征在于所述氣體分離單元(21)具有用于分離出的氫氣的排出導(dǎo)管，所述排出導(dǎo)管連向氫氣管網(wǎng)或氫氣灌裝裝置。14.如權(quán)利要求1至13的至少一項中所述的電解池，其特征在于在縫隙(12)中設(shè)置用于減慢陰極電解液料流的流動的裝置(24)。15.如權(quán)利要求14中所述的電解池，其特征在于所述用于減慢流動的裝置(24)配置為不導(dǎo)電的惰性紡織扁平結(jié)構(gòu)。16.如權(quán)利要求1至15的至少一項中所述的電解池，其特征在于用于陽極反應(yīng)產(chǎn)物的第二氣體排出導(dǎo)管(7)和陽極電解液出口(9)形成單元(70)，連向收集管導(dǎo)管(41b)，在該收集管導(dǎo)管中發(fā)生氣/液分離，并任選經(jīng)由氣體脫除單元72、通過陽極電解液再循環(huán)導(dǎo)管、任選經(jīng)由電解液收集裝置(19)連向陽極電解液入口(8)。17.如權(quán)利要求1至16的至少一項中所述的電解池，其特征在于所述電解液再循環(huán)導(dǎo)管具有用于混入任選水或更高濃度的電解液的進料導(dǎo)管(18)和混合單元。18.如權(quán)利要求1至17的至少一項中所述的電解池，其特征在于所述陽極(10)經(jīng)陽極(10)的點形、線形或面形接觸位置貼在隔板(3)上。19.用于通過膜電解法或隔膜電解法在工業(yè)規(guī)模下使co2電化學(xué)反應(yīng)的電解器，其特征在于所述電解器具有以雙極方式互相電連接的多個如權(quán)利要求1至18任一項中所述的電解池(z)。20.如權(quán)利要求19中所述的電解器，其特征在于設(shè)置陽極電解液的收集器41、陰極電解液的收集器43、陽極電解液的分配器40、陰極電解液的分配器42和用于反應(yīng)氣體的氣體分配器44和用于產(chǎn)物氣體的氣體收集器45，以彼此連接多個電解池的進料導(dǎo)管和排出導(dǎo)管。21.在作為陰極(11)的氣體擴散電極處通過膜電解法在工業(yè)規(guī)模下使co2電化學(xué)反應(yīng)的方法，其特征在于所述方法在如權(quán)利要求1至18任一項中所述的電解池(z)中進行，其中隔板(3)是離子交換膜，其包括步驟：將陰極電解液(17)——含有至少堿金屬碳酸氫鹽的水溶液——經(jīng)由陰極電解液入口(13)引入到離子交換膜(3)和陰極(11)之間的縫隙(12)，將陽極電解液——含有至少堿金屬碳酸氫鹽的水溶液——經(jīng)由陽極電解液入口(8)引入陽極空間(15)，將二氧化碳氣體料流(33)經(jīng)由第一氣體進料導(dǎo)管(5)引入氣體空間(4)，在電流導(dǎo)線(31)和(32)處設(shè)定電解電壓，在陰極電解液出口(14)排出已反應(yīng)的陰極電解液，排出由陽極電解液和產(chǎn)物氣體組成的陽極反應(yīng)產(chǎn)物，其中陽極電解液經(jīng)由陽極電解液出口(9)排出且產(chǎn)物氣體氧氣和任選co2經(jīng)由第二氣體排出導(dǎo)管(7)排出，或陽極電解液和產(chǎn)物氣體特別地一起經(jīng)由導(dǎo)管(70)排出，由至少co、未消耗的co2和任選氫氣組成的氣體陰極反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)由第一氣體排出導(dǎo)管(6)從氣體空間(4)排出，

將co、未消耗的co2和任選氫氣的氣體混合物分離成組分并將未消耗的co2再循環(huán)到第一氣體進料導(dǎo)管(5)中，設(shè)定排出的陽極電解液和陰極電解液中的堿金屬碳酸氫鹽的初始濃度，和將陰極電解液再循環(huán)到陰極電解液入口(13)并將陽極電解液再循環(huán)到陽極電解液入口(8)。22.在作為陰極(11)的氣體擴散電極處通過隔膜電解法在工業(yè)規(guī)模下使co2電化學(xué)反應(yīng)的方法，其特征在于所述方法在如權(quán)利要求1至18任一項中所述的電解池(z)中進行，其中隔板(3)是隔膜，其包括步驟：將陰極電解液(17)——含有至少堿金屬碳酸氫鹽的水溶液——經(jīng)由陰極電解液入口(13)引入到隔膜(3)和陰極(11)之間的縫隙(12)，將陽極電解液——含有至少堿金屬碳酸氫鹽的水溶液——經(jīng)由陽極電解液入口(8)引入陽極空間(15)，將二氧化碳氣體料流(33)經(jīng)由第一氣體進料導(dǎo)管(5)引入氣體空間(4)，在電流導(dǎo)線(31)和(32)處設(shè)定電解電壓，在陰極電解液出口(14)排出已反應(yīng)的陰極電解液，排出由陽極電解液和產(chǎn)物氣體組成的陽極反應(yīng)產(chǎn)物，其中陽極電解液經(jīng)由陽極電解液出口(9)排出且產(chǎn)物氣體氧氣經(jīng)由第二氣體排出導(dǎo)管(7)排出，或陽極電解液和產(chǎn)物氣體特別地一起經(jīng)由導(dǎo)管(70)排出，由至少co、未消耗的co2和任選氫氣組成的氣體陰極反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)由第一氣體排出導(dǎo)管(6)從氣體空間(4)排出，將co、未消耗的co2和任選氫氣的氣體混合物分離成組分并將未消耗的co2再循環(huán)到第一氣體進料導(dǎo)管(5)中，設(shè)定排出的陽極電解液和陰極電解液中的堿金屬碳酸氫鹽的初始濃度，和將陰極電解液再循環(huán)到陰極電解液入口(13)并將陽極電解液再循環(huán)到陽極電解液入口(8)。23.如權(quán)利要求22或23任一項中所述的方法，其特征在于在靠近氣體擴散電極的背面的氣體空間中的氣體速度為0.001至15 m/s，優(yōu)選0.01至10 m/s。24.如權(quán)利要求21至23任一項中所述的方法，其特征在于陰極電解液17自上而下流過縫隙12的漂移速度為0.2 cm/s至15 cm/s，優(yōu)選1 cm/s至10 cm/s。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及用于在工業(yè)規(guī)模下電化學(xué)還原二氧化碳的電解池、電解器和方法。電解器和方法。電解器和方法。

技術(shù)研發(fā)人員：A

受保護的技術(shù)使用者：科思創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)兩合公司

技術(shù)研發(fā)日：2019.09.06

技術(shù)公布日：2021/6/4