二氧化碳电化学捕集— 利用一体化技术

CO₂“捕集即利用”解决方案 一步到位 让 CO₂ 转化创造更高价值

减少碳排放 刻不容缓

截至目前,地球表面的平均温度比19世纪末(工业革命前)升高了1.1℃,是过去十万年来的最高水平。过去十年(2011-2020年)是有记录以来最温暖的十年,而最近四十年中,任何一个十年的平均气温比1850年以来的任何一个十年都更高。

许多人认为气候变化主要意味着温度升高,但这还只是开始。因为地球是一个统一的系统,万事万物都相互关联,一个地区的变化可能会造成所有其他地区的变化。

我们的技术

二氧化碳电化学捕集— 利用一体化技术

二氧化碳电化学捕集—利用一体化(eCCU)技术是指,通过与新能源电力相结合,在电解反应器的催化作用下,可将二氧化碳从烟气捕集后,高效转化为一氧化碳、甲酸、醇类等高附加值燃料及化学品,降低碳捕集的成本,是较早实现“捕集即利用”的二氧化碳电化学解决方案之一。

电解CO₂制合成气

反应原理

以CO₂气体和电解液中的H₂O为原料,在电能作用下,CO₂和H₂O在电解反应器的阴极催化剂表面,接收电子转化为合成气(CO + H₂),与此同时,水在阳极催化剂作用下释放电子分解为O₂,中间隔膜保证两种气体不发生混合。

风能
合成气
光伏
化学品

技术优势

合成气作为广泛使用的重要化工原料气体,可进一步转化为高附加值的化学品,如合成油、甲醇、烯烃等,然而合成气的传统制备高度依赖煤、石油、天然气等化石原料。

碳能科技采用电化学捕集和转化的方案,利用电化学碱性电解液自富集CO₂,电能作为驱动力,无需加热再生高浓度的CO₂,减少捕集能耗,一步转化,捕集即利用。

技术指标

单堆CO₂处理规模
50-2000 t/year
适用CO₂浓度
10-100 %
合成气纯度
≥85 %
合成气碳氢比
0.33:1-1:1 CO/H₂
合成气电耗
≤6.3 kWh/Nm³
电极使用寿命
5-7 年

核心技术

CO₂电解工艺

采用CO₂富集 - 电解一体化工艺,实现原料气富集、电化学反应、产物分离等模块耦合,完成烟气低浓度CO₂的直接转化,过程安全环保,原料成本低。

CO₂转化催化剂和电极

采用廉价、纳米高活性二元金属催化剂,富含碱性碳吸附位点,可对烟气CO₂选择性还原。结合再生方法,催化剂使用寿命大于 8000 小时。

CO₂电解反应器

采用零极距、薄层、塑料极框结构设计,反应器体积小、轻量化、耐压力、长寿命。 采用多流道、多相流流场结构,电极表面物料配分均匀,实现高效电解。

CO₂电解技术

研究进展

2015 2017

完成“CO₂电解催化剂”和工业旁线测试

完成平米级膜电极喷涂制备技术攻关

设计和搭建了吨级反应装置测试平台

完成实验室小试技术鉴定

2018 2020

完成 50 吨级反应装置设计

实验室完成一代“纯二氧化碳电解工艺”基础参数优化

煤化工现场完成 30-50 吨级中试装置建设和运行

2021 2023

开发了二代“烟气CO₂富集电解一体化”工艺

完成压力型千吨级“CO₂电解制合成气反应器”设计和系统工艺包开发

开展千吨级“低分压CO₂电解制合成气”中试装置示范

工业现场完成低分压“CO₂电解制合成气”的工艺验证

2024 2026

榆林电厂 500 吨/年 CO₂ 电解制合成气工业示范装置建成投运。

完成华电集团揭榜挂帅 CO₂ 催化转化制甲烷项目结题验收。

2026 年 5 月榆林项目通过 72 小时现场综合考核。

二氧化碳电解制合成气工程案例

北京琉璃河金隅水泥项目

完成二代“烟气二氧化碳富集-电解一体化工艺”验证,将水泥尾气高效转换为绿色燃气,有效减少煤炭消耗。合成气碳氢比为 0.35-0.6,杂质对二代富碳催化剂无影响。

5吨/年

项目规模

3000小时

运行时长

水泥窑尾气二氧化碳

项目气源

内蒙古伊泰化工杭锦旗工厂

碳能科技研发的百吨级“二氧化碳电解制合成气”示范装置,通过“中国石油和化学工业联合会”组织的专家组现场72小时考核,是全球首个“二氧化碳电解制合成气”示范装置,实现了煤化工行业的技术验证与全流程打通,助力企业高效完成碳减排与碳利用。

30-50吨/年

项目规模

4000小时

运行时长

煤气化二氧化碳

项目气源

榆林能源集团百吨级示范项目

2023 年碳能科技与榆林能源集团签署战略合作协议,在榆林电厂建设 500 吨/年 CO₂ 电解制合成气示范工程,2024 年建设完成并投运,年产合成气 76.4 万 Nm³。

500 吨 CO₂/年

项目规模

76.4 万 Nm³/年

合成气产量

电厂烟道气 CO₂

项目气源

联系我们的专家

联系我们  了解我们的前沿技术方案