本申請(qǐng)涉及電化學(xué)，具體而言，涉及一種電化學(xué)反應(yīng)器及電化學(xué)反應(yīng)方法。

背景技術(shù)：

1、目前，合成氨的原料以煤為主，碳排放量較大，未來(lái)發(fā)展綠氨的主流技術(shù)是結(jié)合可再生能源發(fā)電的電化學(xué)合成氨技術(shù)。目前，合成氨反應(yīng)體系多采用價(jià)格昂貴、穩(wěn)定性差的離子交換膜。離子交換膜起到傳輸氫離子（質(zhì)子交換膜）或氫氧根（陰離子交換膜）的作用，并隔離陰陽(yáng)兩極氣體。然而，膜材料的存在造成了較大的膜電阻，導(dǎo)致能耗增加；同時(shí)膜易受污染、穩(wěn)定性差的特性也導(dǎo)致反應(yīng)體系對(duì)電解液處理要求較高、性能衰減較快，增加了投資和運(yùn)行成本。

2、因此，相關(guān)技術(shù)中，存在電化學(xué)反應(yīng)器采用離子交換膜存在穩(wěn)定性差易污染的問(wèn)題。

3、針對(duì)相關(guān)技術(shù)中，電化學(xué)反應(yīng)器采用離子交換膜存在穩(wěn)定性差易污染的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

4、因此，有必要對(duì)相關(guān)技術(shù)予以改良以克服相關(guān)技術(shù)中的所述缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種電化學(xué)反應(yīng)方法、裝置及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，以至少解決相關(guān)技術(shù)中，電化學(xué)反應(yīng)器采用離子交換膜存在穩(wěn)定性差易污染的問(wèn)題。

2、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的一方面，提供一種電化學(xué)反應(yīng)器，所述電化學(xué)反應(yīng)器包括至少一個(gè)反應(yīng)室，反應(yīng)室包括：陰極，陽(yáng)極和隔離網(wǎng)，所述陰極，所述陽(yáng)極和所述隔離網(wǎng)的尺寸相同，所述隔離網(wǎng)設(shè)置在所述陰極和所述陽(yáng)極之間，所述隔離網(wǎng)與所述陰極，所述陽(yáng)極平行；所述反應(yīng)室設(shè)置有陰極氣體入口和陰極混合物出口，所述陰極氣體入口用于將氣體輸送至陰極區(qū)域，所述陰極混合物出口用于排出所述陰極區(qū)域的反應(yīng)產(chǎn)物，所述陰極區(qū)域表示所述陰極與所述隔離網(wǎng)形成的區(qū)域；所述反應(yīng)室還設(shè)置有陽(yáng)極氣體入口和陽(yáng)極混合物出口，所述陽(yáng)極氣體入口用于將氣體輸送至陽(yáng)極區(qū)域，所述陽(yáng)極混合物出口用于排出所述陽(yáng)極區(qū)域的反應(yīng)產(chǎn)物，所述陽(yáng)極區(qū)域表示所述陰極與所述隔離網(wǎng)形成的區(qū)域；所述反應(yīng)室還設(shè)置有液體入口，所述液體入口用于將電解液輸入所述反應(yīng)室。

3、在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，所述隔離網(wǎng)與所述陰極的距離，所述隔離網(wǎng)與所述陽(yáng)極的距離，陰極氣含率和陽(yáng)極氣含率滿足以下公式：

4、；

5、其中，表示所述電化學(xué)反應(yīng)器在最大工作電流密度下的陰極氣含率，表示所述電化學(xué)反應(yīng)器在最大工作電流密度下的陰極氣含率，表示陰極氣體中每個(gè)分子的電子轉(zhuǎn)移數(shù)，表示陽(yáng)極氣體中每個(gè)分子的電子轉(zhuǎn)移數(shù)，表示陰極氣體的摩爾體積，表示陽(yáng)極氣體的摩爾體積，l表示陰極與陽(yáng)極之間的距離，表示隔離網(wǎng)與陰極的距離，表示隔離網(wǎng)與陽(yáng)極的距離。

6、在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，所述電化學(xué)反應(yīng)器在氣液流動(dòng)方向上的特征長(zhǎng)度滿足以下公式：

7、；

8、其中，表示特征長(zhǎng)度，表示電化學(xué)反應(yīng)器的最大工作電流密度，表示最大工作電流密度對(duì)應(yīng)的電流效率，表示液體循環(huán)速度，表示電極寬度，表示液體平均流動(dòng)速度，表示基本電荷，表示阿伏伽德羅常數(shù)。

9、在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，所述隔離網(wǎng)由多孔材料構(gòu)成；所述多孔材料的孔徑與氣泡平均直徑成正比例關(guān)系，其中，所述氣泡平均直徑表示所述電化學(xué)反應(yīng)器中的液體在化學(xué)反應(yīng)期間產(chǎn)生的氣泡的平均直徑。

10、在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，所述液體入口到所述反應(yīng)室的反應(yīng)區(qū)域之間設(shè)置有緩沖區(qū)域；所述緩沖區(qū)域設(shè)置有限流孔板，所述限流孔板用于控制電解液的進(jìn)入流量。

11、在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，所述緩沖區(qū)域與所述限流孔板的阻力系數(shù)滿足以下公式：

12、；

13、其中，表示阻力系數(shù)，表示電化學(xué)反應(yīng)器中的電解液密度，表示電解液在液體輸送流道中的速度，表示電解液進(jìn)入反應(yīng)區(qū)域時(shí)的速度，表示電解液的平均速度。

14、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的另一方面，還提供了一種電化學(xué)反應(yīng)方法，應(yīng)用于電化學(xué)反應(yīng)器，包括：在確定所述電化學(xué)反應(yīng)器的工作電流增加的情況下，通過(guò)陰極氣體入口和陽(yáng)極氣體入口增加所述電化學(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)室的氣體反應(yīng)物的供給，增加所述電化學(xué)反應(yīng)器中的液體循環(huán)速度；在確定所述電化學(xué)反應(yīng)器的工作電流降低的情況下，通過(guò)所述陰極氣體入口和所述陽(yáng)極氣體入口減少所述電化學(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)室的氣體反應(yīng)物的供給，降低所述電化學(xué)反應(yīng)器中的液體循環(huán)速度。

15、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的又一方面，還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中，該計(jì)算機(jī)程序被設(shè)置為運(yùn)行時(shí)執(zhí)行上述電化學(xué)反應(yīng)方法。

16、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的又一方面，還提供了一種電子裝置，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其中，上述處理器通過(guò)計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行上述電化學(xué)反應(yīng)方法。

17、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的又一方面，還提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例中所述方法的步驟。

18、通過(guò)本申請(qǐng)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)膜電化學(xué)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其構(gòu)件的設(shè)置和結(jié)構(gòu)尺寸能夠使陰極、陽(yáng)極兩側(cè)的氣液混合物互不干擾，從而實(shí)現(xiàn)在無(wú)膜條件下順利發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)出所需產(chǎn)品。從而解決了相關(guān)技術(shù)中電化學(xué)反應(yīng)器采用離子交換膜存在穩(wěn)定性差易污染的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了提高了電化學(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)穩(wěn)定性，降低了電化學(xué)反應(yīng)器的成本的效果。

技術(shù)特征：

1.一種電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于，所述電化學(xué)反應(yīng)器包括至少一個(gè)反應(yīng)室，反應(yīng)室包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于，所述隔離網(wǎng)與所述陰極的距離，所述隔離網(wǎng)與所述陽(yáng)極的距離，陰極氣含率和陽(yáng)極氣含率滿足以下公式：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于，所述電化學(xué)反應(yīng)器在氣液流動(dòng)方向上的特征長(zhǎng)度滿足以下公式：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于，所述隔離網(wǎng)由多孔材料構(gòu)成；所述多孔材料的孔徑與氣泡平均直徑成正比例關(guān)系，其中，所述氣泡平均直徑表示所述電化學(xué)反應(yīng)器中的液體在化學(xué)反應(yīng)期間產(chǎn)生的氣泡的平均直徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于，所述液體入口到所述反應(yīng)室的反應(yīng)區(qū)域之間設(shè)置有緩沖區(qū)域；所述緩沖區(qū)域設(shè)置有限流孔板，所述限流孔板用于控制電解液的進(jìn)入流量。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于，所述緩沖區(qū)域與所述限流孔板的阻力系數(shù)滿足以下公式：

7.一種電化學(xué)反應(yīng)方法，其特征在于，應(yīng)用于電化學(xué)反應(yīng)器，包括：

8.一種計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的程序，其中，所述程序運(yùn)行時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求7所述的方法。

9.一種電子裝置，包括存儲(chǔ)器和處理器，其特征在于，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器被設(shè)置為通過(guò)所述計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行所述權(quán)利要求7所述的方法。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求7所述的方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種電化學(xué)反應(yīng)器，涉及電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，該電化學(xué)反應(yīng)器包括至少一個(gè)反應(yīng)室，反應(yīng)室包括：陰極，陽(yáng)極和隔離網(wǎng)，陰極，陽(yáng)極和隔離網(wǎng)的尺寸相同，隔離網(wǎng)設(shè)置在陰極和陽(yáng)極之間，隔離網(wǎng)與陰極，陽(yáng)極平行；反應(yīng)室設(shè)置有陰極氣體入口和陰極混合物出口，陰極氣體入口用于將氣體輸送至陰極區(qū)域，陰極混合物出口用于排出陰極區(qū)域的反應(yīng)產(chǎn)物，陰極區(qū)域表示陰極與隔離網(wǎng)形成的區(qū)域；反應(yīng)室還設(shè)置有陽(yáng)極氣體入口和陽(yáng)極混合物出口，陽(yáng)極氣體入口用于將氣體輸送至陽(yáng)極區(qū)域，陽(yáng)極混合物出口用于排出陽(yáng)極區(qū)域的反應(yīng)產(chǎn)物，陽(yáng)極區(qū)域表示陰極與隔離網(wǎng)形成的區(qū)域；反應(yīng)室還設(shè)置有液體入口，液體入口用于將電解液輸入反應(yīng)室。

技術(shù)研發(fā)人員：張暢,閆旭鵬,王金意,郭海礁,吳展,張國(guó)珍,余飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/10