本發(fā)明屬于電堆測(cè)試，具體的說(shuō)，是涉及一種用于二氧化碳電還原膜電極電堆的測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、二氧化碳電還原技術(shù)作為ccus技術(shù)中一種，其利用可再生電能，能夠?qū)崿F(xiàn)常溫常壓條件下將二氧化碳轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品，因此受到廣泛關(guān)注。膜電極電堆系統(tǒng)是二氧化碳電還原裝置的一種，堆中包含多個(gè)膜電極單元，因其結(jié)構(gòu)緊湊，被認(rèn)為具有規(guī)模放大的工業(yè)應(yīng)用前景。而要想構(gòu)建高性能膜電極電堆體系，除了從催化劑結(jié)構(gòu)等微觀尺度調(diào)控反應(yīng)性能，對(duì)電解過(guò)程中的氣液流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、電場(chǎng)等多物理場(chǎng)進(jìn)行宏觀調(diào)控也具有十分重要的意義。具體而言，氣液流場(chǎng)直接影響電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物的停留時(shí)間；溫度場(chǎng)直接影響電化學(xué)反應(yīng)速率和體系能量效率；壓力場(chǎng)對(duì)膜電極體系的傳質(zhì)起重要作用；外部施加的電場(chǎng)則影響反應(yīng)的推動(dòng)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在為二氧化碳電還原膜電極電堆提供了一個(gè)高效、可控的測(cè)試平臺(tái)，這不僅有助于提高電化學(xué)還原過(guò)程的效率和選擇性，而且對(duì)于推動(dòng)二氧化碳利用技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供了一種二氧化碳電還原膜電極電堆的測(cè)試系統(tǒng)，包括氣相控制子系統(tǒng)、液相控制子系統(tǒng)、膜電極電堆子系統(tǒng)和電腦；

4、所述氣相控制子系統(tǒng)包括進(jìn)氣段和出氣段；所述進(jìn)氣段包括依次連接的二氧化碳儲(chǔ)氣瓶、球閥、質(zhì)量流量計(jì)、加濕器，所述加濕器的出口與膜電極電堆主體的進(jìn)氣口連接；所述出氣段包括依次連接的氣液分離器、背壓閥、氣相色譜儀，所述氣液分離器的入口與膜電極電堆主體的出氣口連接；

5、所述液相控制子系統(tǒng)包括柱塞泵和儲(chǔ)液瓶，所述儲(chǔ)液瓶用于儲(chǔ)存陽(yáng)極電解液，膜電極電堆主體的出液口通過(guò)液體管路連接至儲(chǔ)液瓶?jī)?nèi)，所述柱塞泵用于以設(shè)定壓力將所述儲(chǔ)液瓶?jī)?nèi)的陽(yáng)極電解液泵入是膜電極電堆主體的進(jìn)液口；

6、所述膜電極電堆子系統(tǒng)包括膜電極電堆主體和可編程恒流源，所述可編程恒流源與所述膜電極電堆主體之間通過(guò)導(dǎo)線連接；

7、所述電腦與所述氣相色譜儀和所述可編程恒流源連接；所述電腦能夠根據(jù)所述氣相色譜儀和所述可編程恒流源輸出的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取與記錄，并發(fā)送指令給所述氣相色譜儀和所述可編程恒流源。

8、進(jìn)一步的，所述二氧化碳儲(chǔ)氣瓶與所述球閥之間的連接管路上設(shè)置有第一壓力表。

9、進(jìn)一步的，所述加濕器安裝有第一溫度計(jì)，所述第一溫度計(jì)為加熱制冷一體式，能夠進(jìn)行pid控制；所述第一溫度計(jì)與所述電腦連接，所述電腦能夠根據(jù)所述第一溫度計(jì)輸出的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取與記錄，并發(fā)送指令給所述第一溫度計(jì)。

10、進(jìn)一步的，所述氣液分離器的氣體出口與所述背壓閥的連接管路上設(shè)置有第二壓力表，所述第二壓力表能夠控制所述背壓閥的打開(kāi)程度；所述第二壓力表與所述電腦連接；所述電腦能夠根據(jù)所述第二壓力表輸出的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取與記錄，并發(fā)送指令給所述第二壓力表。

11、進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)液瓶安裝有第二溫度計(jì)，所述第二溫度計(jì)為加熱制冷一體式，能夠進(jìn)行pid控制；所述第二溫度計(jì)與所述電腦連接，所述電腦能夠根據(jù)所述第二溫度計(jì)輸出的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取與記錄，并發(fā)送指令給所述第一溫度計(jì)。

12、本發(fā)明的有益效果是：

13、本發(fā)明的用于二氧化碳電還原膜電極電堆的測(cè)試系統(tǒng)，其核心在于其能夠針對(duì)電堆氣液流速、溫度、壓力以及外部施加的電場(chǎng)條件進(jìn)行精確控制。該測(cè)試系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)采集和處理功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和記錄操作參數(shù)以及反應(yīng)性能指標(biāo)。這些數(shù)據(jù)對(duì)于理解和優(yōu)化電化學(xué)還原過(guò)程至關(guān)重要，可以幫助研究人員和工程師調(diào)整操作條件，實(shí)現(xiàn)最佳的反應(yīng)性能。該測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)將氣液流速與電堆流場(chǎng)相匹配，能夠控制原料在系統(tǒng)的反應(yīng)程度，實(shí)現(xiàn)不同的單程轉(zhuǎn)化率；通過(guò)對(duì)電堆系統(tǒng)內(nèi)的溫度場(chǎng)進(jìn)行控制，既能夠保持合適的溫度提升催化劑活性，降低反應(yīng)過(guò)電位以提高體系能量效率，又能夠避免電堆堆疊造成的局部過(guò)熱對(duì)膜電極組件壽命造成不利影響；通過(guò)對(duì)氣液壓力場(chǎng)進(jìn)行匹配，既能夠增強(qiáng)膜電極體系的傳質(zhì)，又能夠避免較大的氣液差壓對(duì)膜電極組件的接觸以及穩(wěn)定性造成不利影響；通過(guò)對(duì)外部施加的電場(chǎng)與不同的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行匹配，可以精確控制反應(yīng)產(chǎn)物分布，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)化學(xué)品的選擇性合成。

技術(shù)特征：

1.一種二氧化碳電還原膜電極電堆的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括氣相控制子系統(tǒng)、液相控制子系統(tǒng)、膜電極電堆子系統(tǒng)和電腦；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳電還原膜電極電堆的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述二氧化碳儲(chǔ)氣瓶與所述球閥之間的連接管路上設(shè)置有第一壓力表。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳電還原膜電極電堆的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述加濕器安裝有第一溫度計(jì)，所述第一溫度計(jì)為加熱制冷一體式，能夠進(jìn)行pid控制；所述第一溫度計(jì)與所述電腦連接，所述電腦能夠根據(jù)所述第一溫度計(jì)輸出的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取與記錄，并發(fā)送指令給所述第一溫度計(jì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳電還原膜電極電堆的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述氣液分離器的氣體出口與所述背壓閥的連接管路上設(shè)置有第二壓力表，所述第二壓力表能夠控制所述背壓閥的打開(kāi)程度；所述第二壓力表與所述電腦連接；所述電腦能夠根據(jù)所述第二壓力表輸出的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取與記錄，并發(fā)送指令給所述第二壓力表。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳電還原膜電極電堆的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)液瓶安裝有第二溫度計(jì)，所述第二溫度計(jì)為加熱制冷一體式，能夠進(jìn)行pid控制；所述第二溫度計(jì)與所述電腦連接，所述電腦能夠根據(jù)所述第二溫度計(jì)輸出的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取與記錄，并發(fā)送指令給所述第一溫度計(jì)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電堆測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種二氧化碳電還原膜電極電堆的測(cè)試系統(tǒng)，其氣相控制子系統(tǒng)包括進(jìn)氣段和出氣段；進(jìn)氣段包括二氧化碳儲(chǔ)氣瓶、球閥、質(zhì)量流量計(jì)、加濕器，加濕器的出口與膜電極電堆主體的進(jìn)氣口連接；出氣段包括氣液分離器、背壓閥、氣相色譜儀，氣液分離器的入口與膜電極電堆主體的出氣口連接；液相控制子系統(tǒng)包括柱塞泵和儲(chǔ)液瓶，膜電極電堆主體的出液口通過(guò)液體管路連接至儲(chǔ)液瓶?jī)?nèi)，柱塞泵用于將儲(chǔ)液瓶?jī)?nèi)的陽(yáng)極電解液泵入是膜電極電堆主體的進(jìn)液口；膜電極電堆子系統(tǒng)包括膜電極電堆主體和可編程恒流源。本發(fā)明不僅有助于提高電化學(xué)還原過(guò)程的效率和選擇性，而且對(duì)于推動(dòng)二氧化碳利用技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)研發(fā)人員：胡覽宇,鞏金龍,張鵬,王拓,張恭,高暉,張蒙蒙
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15