Phương pháp này dùng đểsản xuất các hydrocacbon hoặc khí tổng hợp thông qua quá trình khử điện hóa CO2[132].
Bình điện hóa bao gồm hai phần, anot và catot. Nước được đưa vào trong anot,ở đó nó sẽphân li thành khí O2và H2. Phảnứng cân bằngởanot là:
H2O(l)0,5O2(k)+ 2H+(dd)+ 2e- (3.11) Các ion được vận chuyển bởi dung dịch qua màng và đi vào catot. Các ion này phảnứng với CO2sinh ra nước và một vài dạng của sản phẩm khửcacbon. Quá trình có thểsản xuất ra các sản phẩm đa dạng, thông qua một sốthí nghiệm, có thể sản xuất một lượng đáng kể các sản phẩm có hơn 1 hoặc 2 cacbon. Các sản phẩm phổ biến nhất của quá trình khửlà carbon monoxide, methane, ethylene, methanol, và axit formic.
Hydro cũng có thể được sinh ra, mặc dù nó không được mong muốn trong trường hợp như được giải thíchở bên dưới. Các phảnứng tiêu biểuở catot được liệt kêở đây[132]. CO2(k)+ 2H+(dd)+ 2e-CO(k)+ H2O(l) (3.12) CO2(k)+ 8H+(dd)+ 8e-CH4(k)+ 2H2O(l) (3.13) 2CO2(k)+ 12H+(dd)+ 12e-C2H4(k)+ 4H2O(l) (3.14) CO2(k)+ 6H+(dd)+ 6e-CH3OH(l)+ H2O(l) (3.15) CO2(k)+ 2H+(dd)+ 2e-HCOOH(dd) (3.16) 2H++ 2e-H2(k) (3.17)
Hình 3.7. Sơ đồkhái niệm cho hệthống đềxuất
Lắp đặt bìnhđiện phân
Cấu trúc vật lý của thiết bị điện hóa rất giống các bình điện phân nước bằng màng trao đổi proton và điện phân phần tử kiềm hiện hành được sửdụng cho việc sản xuất khí hydro.
Điện phân kiềm sử dụng một dung dịch điện phân cơ bản cho cả anot và catot. Khí oxi được sản xuất ở anot và các ion H+di chuyển qua màng tới catot, ở đó các ion kết hợp để hình thành khí hydro và nước. Màng sử dụng thường là vật liệu xốp trơ mà cho phép chất điện phân truyền qua nhưng các sản phẩm khí thì không. Trong một bình điện phân màng trao đổi proton thì màng là vật dẫn proton, ở đó các ion hydro được hình thành trong anot và kết hợp đểhình thành khí hydroở catot.Trong trường hợp này, chất điện phân thường là nước nguyên chất. Các màng mà cực âm dẫn điện được tích các ion cũng tồn tại, mặc dù có rất ít các sản phẩm thương mại với chất lượng ngang với công nghệ màng trao đổi proton.
Chất điện phân anot và catot sẽ tương tự như chất điện phân sử dụng trong điện phân nước.Đối với điện cực catot và các thành phần chất điện phân khác nhau phụthuộc vào các sản phẩm mong muốn.
Phân xưởng Fischer-Tropsch CO2từ nhà máy năng
lượng than
Thiết bị điện phân CO2 Khí tổng hợp
Nhiên liệu lỏng
Khí Oxy
Nước Phân phối bằng đường
ống hoặc xe chở Điện tái tạo