二氧化碳還原生成羧酸、乙二醇和羧酸鹽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及二氧化碳轉(zhuǎn)化為羧酸、乙二醇和羧酸鹽的電化學(xué)轉(zhuǎn)化的方法和系統(tǒng)。方法包括但不限于步驟（A）到（D）。步驟（A）可以將水引入到電化學(xué)電池的第一隔室內(nèi)。該第一隔室可以包括一陽極。步驟（B）可以將二氧化碳引入到電化學(xué)電池的第二隔室中。所述第二隔室可以包括一電解質(zhì)溶液和一陰極。步驟（C）可以應(yīng)用電化學(xué)電池的陽極和陰極之間足以將二氧化碳還原為羧酸中間體的電勢(shì)。步驟（D）可以使羧酸中間體與氫氣相接觸以生成反應(yīng)產(chǎn)物。
【專利說明】二氧化碳還原生成羧酸、乙二醇和羧酸鹽
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及電化學(xué)反應(yīng)領(lǐng)域，尤其涉及通過電化學(xué)由二氧化碳制備羧酸、乙二醇和羧酸鹽的方法和/或系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在生產(chǎn)活動(dòng)中，如發(fā)電、運(yùn)輸以及生產(chǎn)，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殺傷效應(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]減排的機(jī)理是將二氧化碳轉(zhuǎn)化為對(duì)經(jīng)濟(jì)有用的物質(zhì)，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)形態(tài)都是有可能的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明使用特別的陰極材料、同質(zhì)雜環(huán)胺催化劑和電解溶液來將二氧化碳還原生成羧酸中間體，該羧酸中間體優(yōu)選包括甲酸、乙醇酸、乙醛酸、草酸或乳酸中的至少一種。該羧酸中間體可能會(huì)被進(jìn)一步加工以產(chǎn)生乙二醇基反應(yīng)產(chǎn)物。本發(fā)明包括方法、系統(tǒng)和其中的各種組分。
[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)施方案，并和概括說明共同解釋該發(fā)明的原理。
[0006]附圖簡(jiǎn)要說明
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和圖1B描述本分明的一個(gè)實(shí)施方案的優(yōu)選系統(tǒng)的框圖；
圖2是二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)物的優(yōu)選的電化學(xué)制備方法的流程圖；以及 圖3是二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)物另一個(gè)優(yōu)選電化學(xué)制備方法的流程圖。
【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]依照本發(fā)明的一些實(shí)施方案，提供一個(gè)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為羧酸中間體、羧酸和乙二醇的電化學(xué)系統(tǒng)。用同質(zhì)雜環(huán)催化劑促進(jìn)該過程。
[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)施方案不能限制接下來的權(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] 在某一優(yōu)選實(shí)施方案中，在一個(gè)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，二氧化碳可能能更好的被還原產(chǎn)生羧酸中間體、羧酸以及乙二醇。一個(gè)隔室包含一適用于氧化水的陽極，另一隔室包含一工作的陰極以及一同質(zhì)雜環(huán)胺催化劑。隔室可能被多孔玻璃熔塊、微孔分離器、離子交換膜或其它離子導(dǎo)電橋分開。兩個(gè)隔室通常包含一電解質(zhì)水溶液。二氧化碳?xì)怏w可能從陰極電解質(zhì)溶液不斷的鼓泡冒出以更好的飽和溶液或溶液可能為被二氧化碳預(yù)飽和的溶液。
[0011]參見圖1，圖1為與本發(fā)明中一實(shí)施方案一致的系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100可以被用于由二氧化碳和水(以及氫氣，用于制備乙二醇)通過電化學(xué)制備羧酸中間體、羧酸以及乙二醇。該系統(tǒng)(或裝置)100通常包含一電池(或容器)102，一液源104 (優(yōu)選水源，但是應(yīng)包含一有機(jī)溶劑源)，一能量源106, —?dú)怏w源108 (優(yōu)選二氧化碳源),一產(chǎn)物萃取器110和一除氧器112。萃取后，產(chǎn)物或產(chǎn)物混合物可以從產(chǎn)物萃取器110中排出。萃取后，含有氧氣的排出氣體可以從除氧器112中排出。
[0012]電池102可以作為分隔型電解槽使用。該分隔型電解槽可以是一分隔型電化電池以及/或一分隔型光化學(xué)電池。該電池102通常被用于將二氧化碳(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被用于將二氧化碳還原為羧酸中間體(包括鹽，如甲酸鹽、乙醇酸鹽或酯、乙醛酸鹽、草酸鹽和乳酸鹽)、羧酸和乙二醇。該還原反應(yīng)通常通過將二氧化碳引入(如鼓泡)一電池102的電解質(zhì)溶液中發(fā)生。該電池102中的陰極120可以講二氧化碳還原為羧酸或羧酸中間體。產(chǎn)物為羧酸還是羧酸中間體依賴于電解液的pH值，PH范圍小更容易形成羧酸?？梢哉{(diào)整陰極隔室內(nèi)的pH值來選擇生成羧酸或是羧酸中間體，如是通過在陰極隔室內(nèi)引入酸(比如，鹽酸或硫酸)?？梢苑謩e在羧酸或羧酸中間體中引入氫氣來生成乙二醇或羧酸?？梢詮奶烊粴饣蛩械玫綒錃?。
[0013]該電池102通常包含兩個(gè)或更多隔室(或室)114a_114b，一分離器(或薄膜)116，一陽極118和一陰極120。該陽極118可以被置于一給定的隔室中(如，114a)。該陰極120可以被置于與陽極118相對(duì)的另一隔室中(如，114b)ο在一具體實(shí)施例中，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、鈕、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、錯(cuò)、錯(cuò)合金、釕、釕合金、碳以及它們的混合物。電解液122 (如，陽極液或陰極液122)可以充滿兩個(gè)隔室114a-114b。水溶液122最好包括水以作為溶劑以及水溶性鹽以在溶液中提供各種陽離子和陰離子，然而有機(jī)溶劑也是可以使用的。在某一實(shí)施方案中，在水溶液中使用有機(jī)溶劑，反而，在另一實(shí)施方案中，有機(jī)溶劑被用于非水溶液。該陰極液122可以包括鈉和/或鉀陽離子或季胺(優(yōu)選四甲基銨或四乙基銨)。該陰極液122也可以包括二價(jià)陽離子(比如，Ca2+、Mg2+、Zn2+)或可以在陰極電解液中加入二價(jià)陽離子。
[0014]同質(zhì)雜環(huán)催化劑124優(yōu)選地加入到含有陰極120的隔室114b中。該同質(zhì)雜環(huán)催化劑124可以包括，比如，4-羥基吡啶、腺嘌呤、含硫雜環(huán)胺、含氧雜環(huán)胺、唑、苯并咪唑、二吡啶、呋喃、咪唑、含有至少一個(gè)五元環(huán)的咪唑相關(guān)物、吲哚、二甲基吡啶、甲基咪唑、惡唑、鄰二氮雜菲、蝶呤、蝶啶、吡啶、含有至少一個(gè)六元環(huán)的吡啶相關(guān)物、吡咯、喹啉或噻唑中的一種或多種，以及它們的混合物。在隔室114b內(nèi)的該同質(zhì)雜環(huán)催化劑124濃度優(yōu)選為0.0OlM到1M,更優(yōu)選為0.01M到0.5M。
[0015]隔室114b內(nèi)的pH優(yōu)選為約I到8之間。pH值范圍在I到4之間更適宜使二氧化碳反應(yīng)生成羧酸。pH值范圍在4到8之間更適宜使二氧化碳反應(yīng)生成羧酸中間體。
[0016]優(yōu)選地，液源104包括水源，這樣液源104就可以向電池102提供純水。液源104可以向電池102提供其它液體，包括有機(jī)溶劑，比如甲醇、乙腈和二甲基呋喃。該液源104也可以向電池102提供有機(jī)溶劑和水的混合液。
[0017]該能源106可以包括可變電壓源。該能源106可以在陽極118和陰極120之間產(chǎn)生一電勢(shì)。該電勢(shì)可以為DC電壓。在一優(yōu)選實(shí)施例中，使用的電勢(shì)一般在-1.5V vs.SCE和-4V vs.SCE之間，優(yōu)選地在-1.5V vs.SCE和-3V vs.SCE之間，更優(yōu)選地在-1.5V vs.SCE和-2.5V vs.SCE 之間。
[0018]優(yōu)選地，該氣體源108包括二氧化碳源，這樣氣體源108就可以向電池102提供二氧化碳。在某些實(shí)施方案中，二氧化碳直接鼓泡進(jìn)入有陰極120的隔室114b中。比如，該隔室114b包括二氧化碳輸入端，比如在二氧化碳源和陰極120之間耦合的端口 126a。
`[0019]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?獲得該二氧化碳。最適合地，可以在發(fā)電的集中電源被釋放到大氣中之前獲取二氧化碳。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?。從多種工業(yè)，包括地?zé)峋?，排放出的二氧化碳都可以在現(xiàn)場(chǎng)捕獲。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獲和使用通常允許二氧化碳為可再生的和無限的碳源。
[0020]該產(chǎn)物萃取器110可以包括一有機(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中提取一種或多種產(chǎn)物(如，羧酸和/或羧酸中間體)。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。比如，在具體的實(shí)施方案中，羧酸或羧酸中間體被不斷的從電池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。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，通過固體吸附劑、液-液萃取和電滲析中的一種或多種從陰極電解液122中不斷的移出羧酸或羧酸中間體。
[0021]分離出來的羧酸或羧酸中間體可以被置于氫氣流中，相應(yīng)地產(chǎn)生乙二醇或羧酸。t匕如，如圖1B所示，系統(tǒng)100包括二級(jí)反應(yīng)器132，從產(chǎn)物萃取器110分離出來的羧酸或羧酸中間體和氫氣源134產(chǎn)生的氫氣流被引入其中。該二級(jí)反應(yīng)器132通常允許從產(chǎn)物萃取器110中分離出來的羧酸或羧酸中間體和氫氣相互作用以相應(yīng)地產(chǎn)生乙二醇或羧酸。該二級(jí)反應(yīng)器132包括不同于周圍條件的反應(yīng)器條件。在具體實(shí)施方案中，該二級(jí)反應(yīng)器132優(yōu)選地包括高于周圍條件的溫度范圍和壓力范圍。比如，該二級(jí)反應(yīng)器132的優(yōu)選溫度范圍為50°C到500°C，并且該二級(jí)反應(yīng)器132的優(yōu)選壓力范圍為5atm到lOOOatm。該二級(jí)反應(yīng)器可以包括一溶劑和催化劑，以促進(jìn)從產(chǎn)物萃取器110分離出來的羧酸或羧酸中間體和氫氣源134產(chǎn)生的氫氣流的反應(yīng)。優(yōu)選地催化劑包括Rh、RuO2, Ru、Pt、Pd、Re、Cu、N1、Co、Cu-Ni和二元合金和/或它們的二元氧化物。該催化劑可以為載體催化劑，載體可以包括T1、TiO2或C。優(yōu)選地有機(jī)包括水溶劑和非水溶劑，比如水、乙醚和四氫呋喃。[0022]圖1A中的除氧器112通常是除去二氧化碳還原反應(yīng)和/或水的氧化反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)品氧氣。在優(yōu)選實(shí)施方案中，除氧器112是一分離器/擴(kuò)容器。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，在陽極118上析出的就不是氧氣。這樣的工藝過程可能包括氯氣析出、有機(jī)物氧化為其它的市場(chǎng)產(chǎn)品、廢水清除和犧牲陽極的腐蝕。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。
[0023]參見圖2，為二氧化碳的電化學(xué)腐蝕的優(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，步驟(或塊)206以及步驟(或塊)208。該方法200可以使用系統(tǒng)100實(shí)施。
[0024]在步驟202中，液體可以被引用到電化學(xué)電池的第一隔室中。該第一是可以包括一陽極。在步驟204中將二氧化碳引入到電化學(xué)電池的第二隔室中。該第二隔室可以包括一電解質(zhì)溶液、一陰極和一同質(zhì)雜環(huán)胺催化劑。該陰極可以選自鎘、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、鈕、IE合金、鉬、鉬合金、鑰、鑰合金、鶴、鶴合金、銀、銀合金、銀、銦合金、錫、錫合金、錯(cuò)、錯(cuò)合金、釕、釕合金、碳和它們的混合物。在步驟206中，可以應(yīng)用電化學(xué)電池的陽極和陰極之間足以使陰極將二氧化碳還原為羧酸中間體的電勢(shì)。羧酸中間體到產(chǎn)物通過選擇具體的陰極材料、催化劑、PH范圍和電解液得到較好的控制，比如美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?2/846，221所公開的內(nèi)容，該公開通過引證的方式納入到本說明書中。在步驟208中用氫氣與羧酸中間體反應(yīng)產(chǎn)生一反應(yīng)產(chǎn)物。該二級(jí)反應(yīng)器132使羧酸中間體和氫氣相互反應(yīng)/接觸，二級(jí)反應(yīng)器132為具體的反應(yīng)產(chǎn)物的生產(chǎn)提供反應(yīng)條件。
[0025]參見圖3，為二氧化碳的電化學(xué)腐蝕的另一優(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，步驟(或塊)306、步驟(或塊)308、步驟(或塊)310、以及步驟(或塊)312。該方法300可以使用系統(tǒng)100實(shí)施。
[0026]在步驟302中，液體可以被引用到電化學(xué)電池的第一隔室中。該第一是可以包括一陽極。在步驟304中將二氧化碳引入到電化學(xué)電池的第二隔室中。該第二隔室可以包括一電解質(zhì)溶液、一陰極和一同質(zhì)雜環(huán)胺催化劑。在步驟306中，可以應(yīng)用電化學(xué)電池的陽極和陰極之間足以使陰極將二氧化碳還原為至少一羧酸鹽的電勢(shì)。在步驟308中，羧酸鹽被酸化以使羧酸鹽轉(zhuǎn)換成羧酸。在步驟310中，羧酸可以被提取。在步驟312職工，羧酸和氫氣相接觸生成一反應(yīng)產(chǎn)物。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，反應(yīng)產(chǎn)物包括甲醛、甲醇、乙醇酸、乙二醛、水合乙醛酸、乙醇醛、乙二醇、乙酸、乙醛、乙醇、丙二醇或異丙醇中的一種或多種。
[0027]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)條件下所作出的組件形式、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)解釋性的實(shí)施例，權(quán)利要求的目的是圍繞或包含這些變化。
【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液體,該第一隔室包括一陽極； (B)在所述電化學(xué)電池的第二隔室中引入二氧化碳，該第二隔室包括一電解質(zhì)溶液、一陰極以及一同質(zhì)雜環(huán)胺催化劑，該陰極選自鎘、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、鈀、鈀合金、鉬、鉬合金、鑰、鑰合金、鎢、鎢合金、鈮、鈮合金、銀、銀合金、錫、錫合金、銠、銠合金、釕、釕合金、碳以及它們的混合物組成的群組； (C)在陽極和陰極之間施加一足以使陰極將二氧化碳還原為羧酸中間體的電勢(shì)；以及 (D)使所述羧酸中間體與氫氣相接觸生成反應(yīng)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述羧酸中間體包括甲酸鹽、甲酸、羥乙酸鹽或酯、乙醇酸、乙醛酸鹽、乳酸鹽、乳酸、草酸鹽或草酸中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述反應(yīng)產(chǎn)物包括甲醛、甲酸、甲醇、乙醛酸、乙醇酸、乙二醛、乙醇醛、乙二醇、乙酸、乙醛、乙醇、乳酸、草酸、丙二醇或異丙醇中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述羧酸中間體包括甲酸，以及其中所述反應(yīng)產(chǎn)物包括甲醛或甲醇中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述羧酸中間體包括草酸，以及其中所述反應(yīng)產(chǎn)物包括乙醛酸、乙醇酸、乙二醛、乙醇醛、乙二醇、乙酸、乙醛或乙醇中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述羧酸中間體包括乳酸，以及其中所述反應(yīng)產(chǎn)物包括丙二醇或異丙醇中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述羧酸中間體包括水合乙醛酸，以及其中所述反應(yīng)產(chǎn)物包括乙醇酸、乙二醛、乙醇醛、乙二醇、乙酸、乙醛或乙醇中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述羧酸中間體包括乙醇酸，以及其中所述反應(yīng)產(chǎn)物包括乙醇醛、乙二醇、乙酸、乙醛或乙醇中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二隔室的PH值在約I到約8之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 調(diào)整所述第二隔室的PH值，使其與生成其它羧酸和其它羧酸中間體相比更有利于生成具體一種羧酸和具體一種羧酸中間體。
11.一種二氧化碳電化學(xué)還原的系統(tǒng)，包括: 一電化學(xué)電池，其包括:
一第一電池隔室； 一設(shè)置在所述第一電池隔室內(nèi)的陽極；
一第二電池隔室； 一分離器，其插入到所述第一電池隔室和所述第二電池隔室之間，所述第二電池隔室包含一電解質(zhì)；以及 設(shè)置在所述第二電池隔室內(nèi)的一陰極和同質(zhì)雜環(huán)胺催化劑，所述陰極選自鎘、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、鈕、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、錯(cuò)、錯(cuò)合金、釕、釕合金、碳以及它們的混合物組成的群組；一能源，其可操作地耦合所述陽極和所述陰極，所述能源被構(gòu)形用以在所述陽極和所述陰極之間應(yīng)用一電壓以在所述陰極上還原二氧化碳，生成包括羧酸的中間產(chǎn)物流； 一萃取器，其被構(gòu)形用以從所述中間產(chǎn)物流提取所述羧酸；以及 一二級(jí)反應(yīng)器，其被構(gòu)形用以將所述羧酸引入到來自氫氣源的氫氣，該二級(jí)反應(yīng)器被構(gòu)形用以生成甲醛、甲醇、乙醇酸、乙二醛、水合乙醛酸、乙醇醛、乙二醇、乙酸、乙醛、乙醇、丙二醇或異丙醇中的至少一種。
12.—種二氧化碳的電化學(xué)轉(zhuǎn)化的方法，包括: (A)在電化學(xué)電池的第一隔室中引入一液體,該第一隔室包括一陽極； (B)在所述電化學(xué)電池的第二隔室中引入二氧化碳，該第二隔室包括一電解質(zhì)溶液、一陰極以及一同質(zhì)雜環(huán)胺催化劑； (C)在所述陽極和所述陰極之間施加一足以使陰極將二氧化碳還原為至少一羧酸鹽的電勢(shì)； (D)酸化所述羧酸鹽以使所述羧酸鹽轉(zhuǎn)化為羧酸； (E)提取所述羧酸；以及 (F)使所述羧酸與氫氣相接觸以生成反應(yīng)產(chǎn)物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述羧酸鹽包括甲酸鹽、羥乙酸鹽或酯、乙醛酸鹽、乳酸鹽或草酸鹽中的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述羧酸包括甲酸、乙醇酸、乙醛酸、乳酸或草酸中的至少一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述反應(yīng)產(chǎn)物包括甲醛、甲醇、乙醇酸、乙二醛、乙醛酸、乙醇醛、乙二醇、乙酸、乙醛、乙醇、丙二醇或異丙醇中的至少一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述羧酸鹽包括甲酸鹽，所述羧酸中間體包括甲酸，以及其中所述反應(yīng)產(chǎn)物包括甲醛或甲醇中的至少一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述羧酸鹽包括草酸鹽，所述羧酸中間體包括草酸，并且所述反應(yīng)產(chǎn)物包括水合乙醛酸、乙醇酸、乙二醛、乙醇醛、乙二醇、乙酸、乙醛或乙醇中的至少一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述羧酸鹽包括乳酸鹽，所述羧酸中間體包括乳酸，以及其中所述反應(yīng)產(chǎn)物包括丙二醇或異丙醇中的至少一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述羧酸鹽包括羥乙酸鹽或酯，所述羧酸中間體包括乙醇酸，以及其中所述反應(yīng)產(chǎn)物包括乙醇醛、乙二醇、乙酸、乙醛或乙醇中的至少一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述羧酸鹽包括乙醛酸鹽，所述羧酸中間體包括乙醛酸，以及其中所述反應(yīng)產(chǎn)物包括乙醇酸、乙二醛、乙醇醛、乙二醇、乙酸、乙醛或乙醇中的至少一種。
【文檔編號(hào)】C25B3/04GK103649374SQ201280033322
【公開日】2014年3月19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】埃米莉·巴頓·科爾, 凱爾·剔梅, 安德魯納·B·博卡塞萊, 拉揚(yáng)納帕·西華拉沙 申請(qǐng)人:液體光有限公司