●项目名称:以二氧化碳、水为原料储存间歇性可再生电能的电化学新技术

●所属单位：昆明理工大学

●所属领域：

化工□、石油□、生物□、医药□、能源√、材料□、资源√、环境√、装备□、机电一体化□、信息□、其它□

●项目简介：

以二氧化碳、水为原料储存间歇性可再生电能的电化学新技术

1、科学问题：

利用风能、太阳能等可再生能源大规模发电时，由于受到季节、气候和环境等多种因素制约，发出的电量具有间歇性，若将此数量巨大的电能直接并入电网，时断时续时强时弱的电量供应会对电网造成冲击，严重时可导致电网瘫痪，因此，可再生电能的储存是新能源利用研究领域中迫切需要解决的重大科学难题。云南拥有丰富的风能和太阳能资源，研究开发可再生电能储能技术，对推动云南经济的发展意义重大。

昆明理工大学冶金与能源工程学院施锦教授长期从事可再生电能储能研究，目前已研发出一种新技术，可以用二氧化碳和水为原料储存可再生电能。

2、研究思路：

如图1所示，施锦研究小组提出的储能思路包括两个主要的技术环节：①以可再生电能为电解电能，电解CO₂制CO，电解H₂O制H₂；②用工业上生产甲醇的传统方法（），将一氧化碳氢化还原为甲醇，并用作汽油替代燃料（甲醇是一种优质的汽油替代燃料，以甲醇为燃料的汽车已在山西、广东和上海等省市被广泛使用）。通过上述途径，可以将可再生电能转化为化学能储存在液态燃料中，使之成为易于存储、便于携带、能够运输的能源形式。同时，通过碳资源循环利用，可以节约大量的化石燃料，从而可以大幅度地减少CO₂排放。

图1 研究思路说明图

3、关键技术：

电解CO₂制CO是上述技术的核心关键之所在。为了使电解反应能够连续高效地进行下去，研究小组设计了如图2所示的电化学反应装置：用氢离子选择性透过膜将电解池分隔为阴极室和阳极室，阳极室中注入稀硫酸水溶液，阴极室中注入有机复合电解液。将工业废气中高浓度的CO₂收集起来，通入阴极室电解液中，接通电解电源，H₂O在阳极上发生氧化反应，生成H⁺和O₂，H⁺经传质过程迁移到阴极，在阴极上参与CO₂电还原反应，生成CO。

图2 电解CO₂制CO的电化学反应原理

4、研究成果：

如图3所示，研究小组已经能够用电化学方法将CO₂连续高效地转化为CO。

图3 电解产物的气相色谱分析结果：阴极电解液中（a）不通入CO₂;（b）通入CO₂

5、科学意义：

本项技术将可再生电能储能、二氧化碳资源化利用、温室气体减排和氢能储存四项科学问题结合在一起，因此具有重要的科学意义和广阔的应用前景。

6、发明专利：

[1]施锦、胡玉琪、华一新.《二氧化碳在离子液体中的电化学还原方法和装置》[发明专利授权公告号：CN 101250711B, 专利号：200810058225.7]

[2]施锦、胡玉琪、华一新.《一种将二氧化碳转化为有机化合物的方法》[发明专利授权公告号：CN 101328590 B,专利号：200810058543.3]

[3]施锦、胡玉琪、华一新.《一种将二氧化碳催化还原为甲酸的电化学反应装置和方法》[发明专利申请号：201110078444.3]

[4]施锦、胡玉琪、华一新.《一种将二氧化碳催化还原为一氧化碳的电化学方法》[发明专利申请号：201110078394.9]

●  项目负责人简介：（包括固定电话、手机、传真、E-mail等，需注明党外知识分子身份或留学人员身份、海外留学经历，100字左右）

施锦，昆明理工大学，冶金与能源工程学院，教授

2012.5-2012.11，美国犹他大学，冶金电化学，访问学者；

2011.11-2012.5，美国阿拉巴马大学，光谱电化学，访问学者；

2003.8-2006.7，兰州大学化学化工学院，电化学，博士。

电话：15987191906

E-mail：shijin1118@163.com