二氧化碳捕集和轉(zhuǎn)化成有機(jī)產(chǎn)物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于捕集二氧化碳和將捕集的二氧化碳電化學(xué)轉(zhuǎn)化為有機(jī)產(chǎn)物的方法和系統(tǒng)。一種方法可以包括但不限于，步驟（A）到（C）。步驟（A）可以將一溶劑引入到電化學(xué)電池的第一隔室中。步驟（B）可以利用至少胍、胍衍生物、嘧啶或嘧啶衍生物中的至少一種捕集二氧化碳，以形成生成氨基甲酸兩性離子。步驟（C）可以應(yīng)用在陽(yáng)極和陰極之間的電勢(shì)足以讓該陰極將氨基甲酸兩性離子還原為產(chǎn)物混合物。
【專利說明】二氧化碳捕集和轉(zhuǎn)化成有機(jī)產(chǎn)物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及電化學(xué)反應(yīng)領(lǐng)域，特別涉及一種用于捕集二氧化碳和將捕集的二氧化碳電化學(xué)轉(zhuǎn)化成有機(jī)產(chǎn)物的方法和/或系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在諸如發(fā)電、運(yùn)輸以及制造等活動(dòng)中化石燃料的燃燒每年都會(huì)產(chǎn)生數(shù)十億噸的二氧化碳。自二十世紀(jì)七十年代以來的研究表明，大氣中二氧化碳濃度的增加可能就是全球氣候變化的原因，如海洋PH值的變化以及其它潛在的破壞效應(yīng)。世界各國(guó)，包括美國(guó)，都正在尋找減少二氧化碳排放的方法。
[0003]減少排放量的機(jī)理是將二氧化碳轉(zhuǎn)換成在經(jīng)濟(jì)上有價(jià)值的原料，比如燃料和工業(yè)化學(xué)品。如果使用再生能源的能量轉(zhuǎn)化二氧化碳，減少二氧化碳的排放和將可再生能源轉(zhuǎn)化為可以被存儲(chǔ)以備后用的化學(xué)品都是有可能的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明使用特別的捕集劑、溶劑、和/或電解質(zhì)捕集/結(jié)合二氧化碳以及將捕集的二氧化碳還原生成有機(jī)產(chǎn)物。本發(fā)明包括方法、系統(tǒng)以及其中各種組成。
[0005]上述的概括說明和以下的詳細(xì)說明都應(yīng)該被理解為是該發(fā)明的典型例子和起解釋作用的例子，并不能限制本發(fā)明。包含在說明書內(nèi)并組成說明書的一部分的圖示，闡述了該發(fā)明的具體實(shí)施例，并 概括說明共同解釋該發(fā)明的原理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]通過參考下列附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員可更好地理解本發(fā)明多個(gè)特點(diǎn):
圖1A是本發(fā)明根據(jù)實(shí)施例中的一個(gè)優(yōu)選系統(tǒng)的框圖；
圖1B是本發(fā)明根據(jù)實(shí)施例中的另一個(gè)優(yōu)選系統(tǒng)的框圖；
圖2是捕集二氧化碳和優(yōu)選的電化學(xué)轉(zhuǎn)化二氧化碳的方法流程圖；
圖3是捕集二氧化碳和另一個(gè)優(yōu)選電化學(xué)轉(zhuǎn)化二氧化碳方法流程圖；及 圖4是捕集二氧化碳和進(jìn)一步優(yōu)選電化學(xué)轉(zhuǎn)化二氧化碳方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]將會(huì)詳細(xì)介紹本發(fā)明的現(xiàn)有優(yōu)選的實(shí)施方案，實(shí)施方案中的實(shí)施例通過附圖闡明。
[0008]根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施方案，提供了一種電化學(xué)系統(tǒng)，捕集二氧化碳并將捕集的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)產(chǎn)物。使用二氧化碳捕集劑促進(jìn)二氧化碳的捕集過程。此處二氧化碳的捕集可以指通過二氧化碳與一化學(xué)品反應(yīng)生成一中間體以結(jié)合二氧化碳。也可以指二氧化碳與一化學(xué)品之間相互反應(yīng)以形成一加合物。也可以更進(jìn)一步指二氧化碳與溶劑之間相互反應(yīng)使二氧化碳在溶劑中鼓泡，這里所述溶劑可以吸收二氧化碳并具有相對(duì)于水溶液增強(qiáng)的二氧化碳溶解性。
[0009]在詳細(xì)解釋本發(fā)明的任何實(shí)施方案之前，應(yīng)該理解為下述的實(shí)施方案不能限制所附權(quán)利要求的范圍。同樣的，也應(yīng)該理解為這里使用的措辭和術(shù)語是為了說明的目的而不應(yīng)該被認(rèn)為是限制。術(shù)語的應(yīng)用，如“包含”、“由…組成”或“具有”以及各種變化都意味著包含其后列出來的內(nèi)容以及其中同附加項(xiàng)一樣的等價(jià)物。進(jìn)一步的，除非有其它說明，技術(shù)術(shù)語按照傳統(tǒng)用法使用。
[0010]在某些優(yōu)選的實(shí)施例中，在一分隔式電化學(xué)或具有至少兩個(gè)隔室的光電化學(xué)電池中，二氧化碳的捕集以及捕集的二氧化碳被還原以成有機(jī)產(chǎn)物可優(yōu)選在分隔式電化學(xué)或具有至少兩個(gè)隔室的光電化學(xué)電池中完成。一個(gè)隔室包含適用于氧化的陽(yáng)極，另一隔室包含工作陰極和二氧化碳捕集劑。隔室可能通過多孔玻璃料、微孔分離器、離子交換膜、或其它的離子導(dǎo)電橋分隔開。兩個(gè)隔室一般包含電解質(zhì)的水溶液或非水溶液。二氧化碳?xì)怏w可持續(xù)地鼓泡穿過陰極電解質(zhì)溶液，以優(yōu)選飽和所述溶液或所述溶液可用二氧化碳預(yù)飽和。二氧化碳與電解質(zhì)溶液和/或二氧化碳捕集劑的混合可發(fā)生在陰極隔室或在所述陰極隔室外部的混合隔室中。
[0011]參照?qǐng)D1A，系統(tǒng)框圖100表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案。系統(tǒng)100利用捕集的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)產(chǎn)物。系統(tǒng)(或者裝置)100 一般包括電池(或者容器)102、流體源104 (提供溶劑給電池102)、能量源106、氣體源108、產(chǎn)物萃取器110和除氧器112。萃取后，產(chǎn)物或產(chǎn)物混合物可以從產(chǎn)物萃取器110中輸出。萃取后，含有氧氣的排出氣體可以從除氧器112中輸出。 [0012]電池102可以作為分隔式電池實(shí)施。該分隔式電池可以是一分隔式電化電池和/或一分隔式光化學(xué)電池。該電池102通常被用于捕集二氧化碳和將二氧化碳(CO2)還原成產(chǎn)物或產(chǎn)物中間體。在具體實(shí)施方案中，該電池102通常被操作以通過結(jié)合二氧化碳到一結(jié)構(gòu)和/或分子和/或增加二氧化碳在溶劑的溶解度捕集二氧化碳。該還原反應(yīng)通常通過將二氧化碳引入(如鼓泡)電池102的電解質(zhì)溶液中發(fā)生。電池中的二氧化碳捕集劑至少可以捕集引入二氧化碳的一部分。另一個(gè)實(shí)施方案(如圖1B所示)，該二氧化碳捕集劑和二氧化碳在陰極隔室外部互相作用，以允許二氧化碳在被引入陰極隔室之前先被捕集。該電池102中的陰極120可將捕集的二氧化碳還原成混合產(chǎn)物，該混合產(chǎn)物優(yōu)選包括有機(jī)物。
[0013]該電池102通常包含兩個(gè)或更多隔室(或室)114a_114b、分離器(或膜)116、陽(yáng)極118和陰極120。該陽(yáng)極118可置于給定隔室(如，114a)中。該陰極120可置于另一隔室(如，114b)中，二個(gè)隔室位于分離器116相對(duì)的位置。具體實(shí)施方案中，該陰極120包含適用于二氧化碳還原的材料，包括鎘、鎘合金、鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鉻、鉻合金、銦、銦合金、鐵、鐵合金、銅、銅合金、鉛、鉛合金、IE、IE合金、鉬、鉬合金、鑰、鑰合金、鶴、鶴合金、銀、銀合金、銀、銀合金、錫、錫合金、銠、銠合金、釕、釕合金、碳以及其混合物。電解液122 (如，陽(yáng)極溶液或陰極溶液122)可以充滿兩個(gè)隔室114a-114b。電解液122可以包括作為水溶性鹽的溶劑的水，以在溶液中提供各種陽(yáng)離子和陰離子，然而有機(jī)溶劑也是可以使用的。優(yōu)選添加二氧化碳捕集劑124到隔室114b中，在某些實(shí)施例中也被加入到隔室114a中，以及另一實(shí)施例中被加入隔室114b外部的混合隔室132 (如圖1B所示)。例如，二氧化碳捕集劑124可被用作用于電池102的隔室114a和114b的溶劑和/或電解質(zhì)。
[0014]具體實(shí)施方案中，二氧化碳捕集劑124包括胍、胍衍生物、嘧啶、或者嘧啶衍生物中的至少一種。優(yōu)選胍和嘧啶衍生物包括1，1，3，3-四甲基胍，1，5，7-三氮雜二環(huán)[4.4.0]癸-5-烯，7-甲基-1, 5，7-三氮雜二環(huán)[4.4.0]癸-5-烯，I, 8- 二氮雜雙環(huán)[5.4.0] 十一碳-7-烯，I, 5- 二氮雜二環(huán)[4.3.0]壬-5-烯，以及1，4，5，6-四氫嘧啶。在該具體實(shí)施方案中，優(yōu)選地，該電池102包括水性溶劑、含有乙腈、二甲基呋喃、或其它有機(jī)溶劑、或水與有機(jī)溶劑混合物的溶劑(包括大約體積為1%到100%之間的水)。在隔室114b (或者混合隔室132)中，二氧化碳捕集劑124通過和二氧化碳作用生成氨基甲酸兩性離子以促進(jìn)捕集二氧化碳。依靠應(yīng)用陽(yáng)極118與陰極120之間的電勢(shì)，在陰極120上氨基甲酸兩性離子被還原，生成有機(jī)物并再生所述二氧化碳捕集劑。該有機(jī)物可包括以下中的一個(gè)或者多個(gè):乙醛、醋酸鹽、乙酸、丙酮、1- 丁醇、2- 丁醇、2- 丁酮、碳、一氧化碳、碳酸鹽、乙炔、乙醇、乙烯、甲醛、甲酸鹽、甲酸、乙醇酸鹽、乙醇酸、乙二醛、乙醛酸、石墨、異丙醇、乳酸鹽、乳酸、甲烷、甲醇、草酸鹽、草酸、丙醛、正丙醇以及含二氧化碳聚合物。
[0015]另一個(gè)具體實(shí)施方案中，該二氧化碳捕集劑為一離子液體，其包括包括胍基陽(yáng)離子或嘧啶基陽(yáng)離子中的至少一種，以及優(yōu)選包括鹵素離子、硫酸根離子、磷酸根離子、硝酸根離子、或者其它陰離子。該離子液體可以與二氧化碳捕集劑124、溶劑和電解質(zhì)起的作用一樣。通過增加二氧化碳的溶解度，該離子液體相對(duì)于水溶液更有利于(在隔室114b或者混合隔室132中)捕集二氧化碳。依靠應(yīng)用陽(yáng)極118與陰極120之間的電勢(shì)，捕集的二氧化碳在陰極120上還原為有機(jī)產(chǎn)物。該有機(jī)產(chǎn)物可包括以下中的一個(gè)或者多個(gè):乙醛、醋酸鹽、乙酸、丙酮、1- 丁醇、2- 丁醇、2- 丁酮、碳、一氧化碳、碳酸鹽、乙炔、乙醇、乙烯、甲醛、甲酸鹽、甲酸、乙醇酸鹽、乙醇酸、乙二醛、乙醛酸、石墨、異丙醇、乳酸鹽、乳酸、甲烷、甲醇、草酸鹽、草酸、丙醛、正丙醇以及含二氧化碳聚合物。 [0016]另一具體實(shí)施方案中，二氧化碳捕集劑124包括一非水性有機(jī)溶劑。優(yōu)選的，該有機(jī)溶劑包括以下中的一種或者多種:甲醇溶劑，乙腈溶劑，和呋喃二甲酸溶劑以及可包括其它有機(jī)溶劑，提供的這些有機(jī)溶劑有助于捕集二氧化碳，如二氧化碳在有機(jī)溶劑中的溶解極限高于在水溶液中的溶解極限。捕集二氧化碳可以發(fā)生在一個(gè)或者多個(gè)隔室114b和混合隔室132中。該具體實(shí)施方案中，電池102可包括適用于非水溶劑的電解液，優(yōu)選季銨陽(yáng)離子。該電解質(zhì)溶液可包括鹵素基陰離子。優(yōu)選的，隔室114b包括嘧啶基催化劑，以促進(jìn)在陰極120上的二氧化碳還原反應(yīng)。依靠應(yīng)用陽(yáng)極118與陰極120之間的電勢(shì)，將捕集的二氧化碳在陰極120上被還原，生成一有機(jī)產(chǎn)物。該有機(jī)產(chǎn)物可包括一氧化物、碳酸鹽、以及草酸鹽中的一種或者多種。
[0017]隔室114b內(nèi)的pH值優(yōu)選在1-9之間。pH值在1_4的范圍之間更適宜二氧化碳反應(yīng)生成羧酸。pH值在4-9的范圍之間更適宜二氧化碳反應(yīng)生成其它的有機(jī)物(例如，碳酸鹽，羧酸鹽，乙醛，酮，醇類，鏈烷烴，以及烯烴類)。其它的PH值被利用在當(dāng)二氧化碳捕集劑124包括離子液體或者有機(jī)溶劑的時(shí)候。
[0018]優(yōu)選地，流體源104包括水源，這樣流體源104就可以向電池102提供純水。流體源104可以向電池102提供其它流體，包括有機(jī)溶劑，比如甲醇、乙腈和二甲基呋喃。該流體源104也可以向電池102提供有機(jī)溶劑和水的混合液。具體實(shí)施方案中，二氧化碳捕集劑為一離子液體，流體源104可以向電池102提供離子液體。
[0019]該能源106可以包括可變電壓源。該能源106可被操作以在陽(yáng)極118與陰極120之間產(chǎn)生一電勢(shì)。該電勢(shì)可以是DC電壓。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用的陰極電勢(shì)一般在約-0.5Vvs.SCE和約-3V vs.SCE之間，優(yōu)選地陰極電勢(shì)從約-0.6V vs.SCE到約-2.5V vs.SCE之間。
[0020]優(yōu)選地，氣體源108包括二氧化碳源。在某些實(shí)施方案中，二氧化碳直接鼓泡進(jìn)入含有陰極120的隔室114b中。比如，該隔室114b包括二氧化碳輸入端，比如被構(gòu)形以在二氧化碳源與陰極120之間耦合的端口 126a。優(yōu)選的另一實(shí)施方案中，來自于氣體源108中的二氧化碳被引入到混合隔室132中，如圖1B所示。二氧化碳捕集劑也可被引入到混合隔室132中?；旌细羰?32通常促進(jìn)二氧化碳和二氧化碳捕集劑124反應(yīng)，以便于在混合隔室132內(nèi)捕集二氧化碳。在具體實(shí)施方案中，混合隔室132包括汽提塔以促進(jìn)二氧化碳與二氧化碳捕集劑124之間的反應(yīng)。捕集的二氧化碳可被引入到陰極混合隔室114b中，在陰極120上將該捕集的二氧化碳還原，生成產(chǎn)物混合物和再生所述二氧化碳捕集劑124。
[0021]方便地，可以從任何來源(比如，化石燃料燃燒或工業(yè)廠房、地?zé)峋蛱烊粴饩呐懦鰵饬骰虼髿獗旧?獲得二氧化碳。最適合地，可以在產(chǎn)生的集中點(diǎn)源釋放到大氣中之前捕集二氧化碳。比如，高濃度二氧化碳源通常占天然氣總量的5%到50%，存在于發(fā)電廠燃燒化石燃料(如，煤、天然氣、油等等)的煙氣中，高純度二氧化碳可能從水泥工廠、肥料的發(fā)酵罐和石油產(chǎn)品的煉制中排放出來。某些地?zé)嵴羝赡芤舶ù罅康亩趸肌亩喾N工業(yè)，包括地?zé)峋?，排放出的二氧化碳都可以在現(xiàn)場(chǎng)捕集。這樣，依照本發(fā)明中某些實(shí)施方案，現(xiàn)有的大氣中的二氧化碳的捕集和使用通常允許二氧化碳為可再生的和無限的碳源。
[0022]產(chǎn)物萃取器110可以包括有機(jī)產(chǎn)物和/或無機(jī)產(chǎn)物萃取器。該產(chǎn)物萃取器110通常便于從電解液122和/或者二氧化碳捕集劑124中提取一種或多種產(chǎn)物。該提取過程可以通過固體吸附劑、二氧化碳協(xié)助固體吸附劑、液-液萃取、納米過濾和電滲析中一種或多種方式進(jìn)行。提取物可以通過系統(tǒng)100的端口 126b取出，以用于其它裝置和/或處理過程的后續(xù)儲(chǔ)存、消耗和/或加工。具體實(shí)施方案中，該產(chǎn)物被不斷的從電池102中移出，電池102在一連續(xù)的基礎(chǔ)上運(yùn)行，比如通過一連續(xù)的單流通過式反應(yīng)器，不斷的補(bǔ)給新的陰極電解液和二氧化碳作為輸入 物，并且該反應(yīng)器內(nèi)的排出物被不斷的移出。二氧化碳捕集劑可能循環(huán)回隔室114b中以捕集額外的二氧化碳。
[0023]圖1中的除氧器112通常是除去二氧化碳還原反應(yīng)和/或水的氧化產(chǎn)生的副產(chǎn)品氧氣(例如，02)。在優(yōu)選實(shí)施方案中，除氧器112是分離器/閃蒸罐。排出的氧氣可以通過系統(tǒng)100的端口 128排出，用于后續(xù)其它裝置和/或處理過程存儲(chǔ)和/或消耗。在某些結(jié)構(gòu)中，氯氣和/或氧化的析出化學(xué)品也可以是副產(chǎn)物，比如在一工藝過程的實(shí)施方案中，在陽(yáng)極118上析出的就不是氧氣。這樣的工藝過程可包括:氯氣析出，有機(jī)物氧化為其它的市售產(chǎn)品，廢水清除和犧牲陽(yáng)極的腐蝕。二氧化碳還原反應(yīng)產(chǎn)生的任何其它多余的氣體(如，氫氣)和水可以通過一端口 130從電池102中逸出。
[0024]參見圖2，表示二氧化碳捕集和二氧化碳電化學(xué)轉(zhuǎn)化的優(yōu)選方法200的流程圖。該方法(或工藝)200 一般包括步驟(或塊)202、步驟(或塊)204以及步驟(或塊)206。該方法200可以使用系統(tǒng)100實(shí)施。
[0025]在步驟202中，溶劑可以被引入到電化學(xué)電池的第一隔室中。該第一隔室可以包括陽(yáng)極。該電化學(xué)電池也可以包括含有陰極的第二隔室。利用胍、胍衍生物、嘧啶或嘧啶衍生物中的至少一種捕集二氧化碳可以在步驟204中執(zhí)行。在步驟206中，應(yīng)用陽(yáng)極與陰極之間的電勢(shì)足以讓該陰極將氨基甲酸兩性離子還原為產(chǎn)物混合物。該產(chǎn)物混合物可包括乙醛、醋酸鹽、乙酸、丙酮、1- 丁醇、2- 丁醇、2- 丁酮、碳、一氧化碳、碳酸鹽、乙炔、乙醇、乙烯、甲醛、甲酸鹽、甲酸、乙醇酸鹽、乙醇酸、乙二醛、乙醛酸、石墨、異丙醇、乳酸鹽、乳酸、甲烷、甲醇、草酸鹽、草酸、丙醛、正丙醇以及含二氧化碳聚合物中的一種或者多種。
[0026]參見圖3，表示二氧化碳捕集和二氧化碳電化學(xué)轉(zhuǎn)化的另一優(yōu)選方法300的流程圖。該方法(或工藝)300 一般包括步驟(或塊)302、步驟(或塊)304以及步驟(或塊)306。該方法300可以使用系統(tǒng)100實(shí)施。
[0027]在步驟302中，離子液體可以至少被引入到電化學(xué)電池中的一個(gè)陰極隔室或者混合隔室，該離子液體可以包含胍基陽(yáng)離子或者嘧啶基陽(yáng)離子中至少一種。該電化學(xué)電池可以包括陽(yáng)極隔室中的陽(yáng)極和陰極隔室中的陰極。利用離子液體捕集二氧化碳可以在步驟304中執(zhí)行。第二隔室可以包括陰極。在步驟306中，應(yīng)用陽(yáng)極和陰極之間的電勢(shì)足以在該陰極將捕集的二氧化碳還原為產(chǎn)物混合物。該混合物可包括乙醛、醋酸鹽、乙酸、丙酮、1- 丁醇、2- 丁醇、2- 丁酮、碳、一氧化碳、碳酸鹽、乙炔、乙醇、乙烯、甲醛、甲酸鹽、甲酸、乙醇酸鹽、乙醇酸、乙二醛、乙醛酸、石墨、異丙醇、乳酸鹽、乳酸、甲烷、甲醇、草酸鹽、草酸、丙醛、正丙醇以及二氧化碳聚合物中的一種或者多種。
[0028]參見圖4，表示二氧化碳捕集和二氧化碳電化學(xué)轉(zhuǎn)化的另一優(yōu)選方法400的流程圖。該方法(或工藝)400 —般包括步驟(或塊)402、步驟(或塊)404以及步驟(或塊)406。該方法400可以使用系統(tǒng)100實(shí)施。
[0029]在步驟402中，二氧化碳捕集劑可以至少被引入到電化學(xué)電池中的一個(gè)陰極隔室或者混合隔室。該二 氧化碳捕集劑可以含有有機(jī)溶劑。該電化學(xué)電池可包括陽(yáng)極隔室中的陽(yáng)極和也可包括陰極隔室中的陰極和吡啶基催化劑。在步驟406中，應(yīng)用陽(yáng)極和陰極之間的電勢(shì)足以在該陰極將捕集的二氧化碳還原為產(chǎn)物混合物，該混合物可包括一氧化物、碳酸鹽以及草酸鹽中的一種或者多種。
[0030]可以認(rèn)為可以通過上述的描述來理解本公開和很多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，在不脫離公開的主題或不犧牲所有的實(shí)質(zhì)優(yōu)勢(shì)條件下所作出的組成形式、結(jié)構(gòu)和布置上的各種改變是顯而易見的。上述形式僅僅是它的一個(gè)示例性的實(shí)施例，權(quán)利要求的范圍包含這些變化。
【權(quán)利要求】
1.一種二氧化碳的電化學(xué)轉(zhuǎn)化方法，包括: (A)在電化學(xué)電池的第一隔室中引入一溶劑，該第一隔室包括一陽(yáng)極，該電化學(xué)電池包括含有一陰極的第二隔室； (B)利用胍、胍衍生物、嘧啶或嘧啶衍生物中的至少一種捕集二氧化碳，以形成氨基甲酸兩性離子；以及 (C)應(yīng)用所述陽(yáng)極與所述陰極之間足以使該陰極將所述氨基甲酸兩性離子還原為產(chǎn)物混合物的電勢(shì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用胍、胍衍生物、嘧啶或嘧啶衍生物中的至少一種捕集二氧化碳以形成氨基甲酸兩性離子包括: 利用胍、胍衍生物、嘧啶或嘧啶衍生物中的至少一種在所述第二隔室中捕集二氧化碳以形成氨基甲酸兩性離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用胍、胍衍生物、嘧啶或嘧啶衍生物中的至少一種捕集二氧化碳以形成氨基甲酸兩性離子包括: 利用胍、胍衍生物、嘧啶或嘧啶衍生物中的至少一種在混合隔室中捕集二氧化碳以形成氨基甲酸兩性離子，隨后將捕集 的二氧化碳輸送到所述第二隔室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，應(yīng)用所述陽(yáng)極與所述陰極之間足以使該陰極將所述氨基甲酸兩性離子還原為產(chǎn)物混合物的電勢(shì)包括: 應(yīng)用所述陽(yáng)極與所述陰極之間足以使該陰極將所述氨基甲酸兩性離子還原為產(chǎn)物混合物的電勢(shì)，和再生胍、胍衍生物、嘧啶或嘧啶衍生物中的所述至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二隔室中包括1，1，3，3-四甲基胍、1，5，7-三氮雜二環(huán)[4.4.0]癸-5-烯、7-甲基_1，5，7-三氮雜二環(huán)[4.4.0]癸_5_烯、1，8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0] 十一碳-7-烯、1,5-二氮雜二環(huán)[4.3.0]壬-5-烯、或 1，4，5，6-四氫嘧啶中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的溶劑為水、甲醇、乙腈、二甲基呋喃、或者水與有機(jī)溶劑的混合液中的至少一種。
7.—種二氧化碳電化學(xué)還原反應(yīng)系統(tǒng)，包括: 一電化學(xué)電池，其包括: 一第一電池隔室； 一陽(yáng)極，其設(shè)在所述第一電池隔室內(nèi)； 一第二電池隔室； 一陰極，其設(shè)在所述第二電池隔室內(nèi)； 一氨基甲酸兩性離子；以及 一能源，其可操作地耦合所述陽(yáng)極和所述陰極，所述能源被構(gòu)形用以應(yīng)用所述陽(yáng)極與所述陰極之間的一電壓，以在所述陰極將所述氨基甲酸兩性離子還原生成產(chǎn)物混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述的氨基甲酸兩性離子通過二氧化碳與胍、胍衍生物、嘧啶、或嘧啶衍生物中的至少一種反應(yīng)生成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述氨基甲酸兩性離子以下至少一種情形生成:(a)所述第二電池隔室內(nèi)，或(b)在導(dǎo)入所述第二電池隔室之前在一混合隔室內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述能源被構(gòu)形用以應(yīng)用所述陽(yáng)極與所述陰極之間的電壓再生成胍、胍衍生物、嘧啶、或嘧啶衍生物中的至少一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第二隔室包括1，1，3，3_四甲基胍、1，5，7-三氮雜二環(huán)[4.4.0]癸-5-烯、7-甲基_1，5，7-三氮雜二環(huán)[4.4.0]癸_5_烯、I,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0] 十一碳-7-烯、1，5-二氮雜二環(huán)[4.3.0]壬 _5_烯、或 1，4，5，6-四氫嘧啶中的至少一種。
12.—種二氧化碳電化學(xué)轉(zhuǎn)化的方法，包括: (A)在電化學(xué)電池的一陰極隔室或一混合隔室中引入一離子液體，該離子液體至少包含胍基陽(yáng)離子或者嘧啶基陽(yáng)離子中的至少一種，該電化學(xué)電池包括陽(yáng)極隔室中的陽(yáng)極和陰極隔室中的陰極； (B)利用所述離子液體捕集二氧化碳；以及 (C)應(yīng)用所述陽(yáng)極與所述陰極之間足以使該陰極將捕集的二氧化碳還原成產(chǎn)物混合物的電勢(shì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述離子液體進(jìn)一步包括鹵素離子、硫酸根離子、磷酸根離子、或 硝酸根離子中的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，利用所述離子液體捕集二氧化碳包括: 使用所述離子液體在所述陰極隔室中捕集二氧化碳。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，利用所述離子液體捕集二氧化碳包括: 使用所述離子液體在所述混合隔室中捕集二氧化碳。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括: 輸送所述捕集的二氧化碳到該陰極隔室。
17.—種二氧化碳電化學(xué)轉(zhuǎn)化的方法，包括: (A)在電化學(xué)電池的一陰極隔室或一混合隔室內(nèi)引入二氧化碳捕集劑，該二氧化碳捕集劑包括一有機(jī)溶劑，該電化學(xué)電池包括一陽(yáng)極隔室中的陽(yáng)極和陰極隔室中的一陰極和一吡啶基催化劑； (B)利用所述二氧化碳捕集劑捕集二氧化碳；以及 (C)應(yīng)用所述陽(yáng)極與所述陰極之間足以使該陰極將所述捕集的二氧化碳還原成產(chǎn)物混合物的電勢(shì)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述有機(jī)溶劑包括甲醇、乙腈、或二甲基呋喃中的至少一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，利用所述二氧化碳捕集劑捕集二氧化碳包括: 利用所述二氧化碳捕集劑在所述陰極隔室中捕集二氧化碳。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，利用所述二氧化碳捕集劑捕集二氧化碳包括: 利用所述二氧化碳捕集劑在所述混合隔室中捕集二氧化碳。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括: 輸送所述捕集的二氧化碳到該陰極隔室。
【文檔編號(hào)】C25B1/00GK104024478SQ201280033349
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月6日
【發(fā)明者】普拉薩德·拉卡雷居, 凱爾·剔梅 申請(qǐng)人:液體光有限公司