[0074] 本實(shí)施例按如下方式測(cè)試上述制備的管式結(jié)構(gòu)將二氧化碳及水蒸氣混合氣直接 轉(zhuǎn)化為富含甲燒的氣體中的應(yīng)用： 陽(yáng)0巧]將管式結(jié)構(gòu)置入加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱，使得管式結(jié)構(gòu)的高溫固體氧化物電解池單元 處的溫度穩(wěn)定在700°C，低溫甲燒化催化反應(yīng)器單元處的溫度從與高溫固體氧化物電解池 單元相鄰的一端到另一端、從700°C向200°C梯度變化；隨后，C〇2氣體作為載氣，通過(guò)加濕 器，使得C〇2載有一定比例的水蒸氣進(jìn)入管式結(jié)構(gòu)的高溫固體氧化物電解池單元里，通過(guò)電 化學(xué)工作站對(duì)高溫固體氧化物電解池單元施加外電壓1. 5V進(jìn)行共電解，使二氧化碳及水 蒸氣在高溫固體氧化物電解池單元處進(jìn)行電解反應(yīng)，生成CO和所生成的CO和H2及剩 余的二氧化碳在低溫甲燒化催化反應(yīng)器單元處進(jìn)行催化反應(yīng)，生成富含甲燒的氣體。尾氣 經(jīng)過(guò)冷凝器后使用氣相色譜進(jìn)行分析。表1記錄了本實(shí)施例管式結(jié)構(gòu)的工作條件和甲燒的 轉(zhuǎn)化率。
[0076]表1
陽(yáng)〇7引 實(shí)施例2
[0079] 1、將N-甲基化咯燒酬（NMP)、聚酸諷（PESf)和聚乙締化咯燒酬（PV巧按質(zhì)量比 20:4:1混合均勻成聚合物溶液；將YSZ粉體作為燃料極粉體按質(zhì)量比1:1加入到聚合物溶 液中混合，攬拌均勻，形成燃料極漿料；將石墨粉體按質(zhì)量比1:2. 3加入到聚合物溶液中混 合，攬拌均勻，形成石墨漿料；將直徑為0. 5cm的管式模具插入石墨漿料中，均勻提拉出來(lái) 并放入水中直至固化，然后插入燃料極漿料中，均勻提拉出來(lái)后迅速浸入乙醇中Imin,再放 入水中固化化，脫模，得到燃料極生巧（8cm);將燃料極生巧在90°C下烘干，再在1200°C下 熱處理化，即得到作為管式結(jié)構(gòu)的支撐體的多孔陶瓷燃料極；
[0080] 2、將YSZ粉體按質(zhì)量比1:10分散于乙醇中，形成電解質(zhì)懸浮液；在燃料極的外表 面浸涂電解質(zhì)懸浮液，然后在1400°C下燒結(jié)化，即在燃料極的外表面形成致密電解質(zhì)層； 陽(yáng)O川 3、將化a。.ssSr。. 15)0.9sMn3和YSZ按質(zhì)量比1:1. 5混合，所得混合物再按質(zhì)量比1:1 加入到含6wt%乙基纖維素的松油醇中，球磨均勻，形成空氣極漿料，將空氣極漿料刷在管 式結(jié)構(gòu)一側(cè)的外表面（距離端面0. 5cm，長(zhǎng)2cm)，1200°C燒結(jié)化，即在電解質(zhì)層的外表面形 成空氣極；
[0082] 4、選取分析純六水合硝酸亞儀（Ni(N03) 2 ? 6&0)，配制IM水溶液。在管式結(jié)構(gòu)空 氣極所在一側(cè)的另一側(cè)約5cm長(zhǎng)度內(nèi)采用浸潰法，浸潰上述水溶液，每次90°C烘干后再在 600°C熱處理2h。重復(fù)步驟，直至浸潰管式結(jié)構(gòu)總質(zhì)量的20wt. %的NiO,再使用&在600°C 將體系中NiO還原為Ni。
[0083]選取分析純硝酸鎖（Sr(N03)2)、分析純九水合硝酸鐵（Fe(N03)3?9&0)、分析純四 水合鋼酸錠（(NHa) eM〇7〇24 ?AHzO)為原料，按化學(xué)計(jì)量比2:1. 5:0.5準(zhǔn)確稱量后溶于水溶液， 加入巧樣酸和甘氨酸作為絡(luò)合劑，巧樣酸、甘氨酸和金屬離子摩爾比是0.8:1:1，勻速攬拌， 形成含有0. 3M Sr2Fei.5M〇e.5〇e(SFM)前驅(qū)體溶液。采用浸潰法，在具有空氣極一端約3cm長(zhǎng) 度的管內(nèi)壁，浸潰上述SFM前驅(qū)體溶液，每次90°C烘干后再在800°C熱處理化。重復(fù)步驟， 直至浸潰量達(dá)到管式結(jié)構(gòu)總質(zhì)量的30wt.%。
[0084] 本實(shí)施例按如下方式測(cè)試上述制備的管式結(jié)構(gòu)將二氧化碳及水蒸氣混合氣直接 轉(zhuǎn)化為富含甲燒的氣體中的應(yīng)用：
[0085] 將管式結(jié)構(gòu)置入加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱，使得管式結(jié)構(gòu)的高溫固體氧化物電解池單元 處的溫度穩(wěn)定在800°C，低溫甲燒化催化反應(yīng)器單元處的溫度從與高溫固體氧化物電解池 單元相鄰的一端到另一端、從800°C向200°C梯度變化；
[0086]隨后，C〇2氣體作為載氣，通過(guò)加濕器，使得CO2載有一定比例的水蒸氣進(jìn)入管式結(jié) 構(gòu)的高溫固體氧化物電解池單元里，通過(guò)電化學(xué)工作站對(duì)高溫固體氧化物電解池單元施加 外電壓1. 3V進(jìn)行共電解，使二氧化碳及水蒸氣在高溫固體氧化物電解池單元處進(jìn)行電解 反應(yīng)，生成CO和所生成的CO和H2及剩余的二氧化碳在低溫甲燒化催化反應(yīng)器單元處 進(jìn)行催化反應(yīng)，生成富含甲燒的氣體。尾氣經(jīng)過(guò)冷凝器后使用氣相色譜進(jìn)行分析。表2記 錄了本實(shí)施例管式結(jié)構(gòu)的工作條件和甲燒的轉(zhuǎn)化率。
[0087]表2
[0089]實(shí)施例3 陽(yáng)090] 1、將N-甲基口比咯燒酬、聚酸諷、聚乙締口比咯燒酬按質(zhì)量比20:4:1混合均勻成聚合 物溶液； 柳川選取分析純氧化銅化a2〇3)、分析純硝酸鎖（Sr(N03)2)、分析純九水合硝酸 銘（Cr(N03)3? 9&0)、分析純四水合醋酸儘（Mn也&〇2)2? 4&0)為原料，按化學(xué)計(jì)量比 0. 75:0. 25:0. 5:0. 5準(zhǔn)確稱量后溶于硝酸溶液，加入乙二胺四乙酸（邸TA)和巧樣酸作 為絡(luò)合劑，邸TA、巧樣酸和金屬離子摩爾比是0.8:1:1，勻速攬拌，加入氨水調(diào)PH值至 6-9,形成澄清溶液。將上述配制的溶液置于爐盤(pán)上蒸干水分獲得黑色凝膠；在馬弗爐中 1〇〇〇°(：預(yù)燒2小時(shí)，除去有機(jī)物，制備1^曰。.755'。.25化。.51%5〇3粉體山曰。.755'。.25化。.51%5〇3與 Y2〇3-Zr〇2燈S。粉體按照質(zhì)量比7:3混磨均勻得到燃料極粉體。
[0092] 燃料極粉體與聚合物溶液按質(zhì)量比（55:45)混合并攬拌12小時(shí)配成均勻燃料極 漿料；
[0093] 將石墨粉體按質(zhì)量比1:2. 3加入到聚合物溶液中混合，攬拌均勻，形成石墨漿料； 將直徑為0. 5cm的管式模具插入石墨漿料中，均勻提拉出來(lái)并放入水中直至固化，然后插 入燃料極漿料中，均勻提拉出來(lái)后迅速浸入乙醇中Imin,再放入水中固化化，脫模，得到燃 料極生巧（8cm);將燃料極生巧在90°C下烘干，再在1200°C下熱處理化，即得到作為管式結(jié) 構(gòu)的支撐體的多孔陶瓷燃料極；
[0094] 2、將化〇3)。.。8紅〇2)。.92按質(zhì)量比1: 10分散于乙醇中，形成電解質(zhì)懸浮液；在燃料 極的外表面浸涂電解質(zhì)懸浮液，然后在1400°C下燒結(jié)化，即在燃料極的外表面形成致密電 解質(zhì)層； 陽(yáng)0巧]3、將化曰。.855'。.15)。.95]?113和￥52按質(zhì)量比1:1.5混合，所得混合物再按質(zhì)量比1:1 加入到含6wt%乙基纖維素的松油醇中，球磨均勻，形成空氣極漿料，將空氣極漿料刷在管 式結(jié)構(gòu)一側(cè)的表面（距離端面0. 5cm，長(zhǎng)2cm)，1200°C燒結(jié)化，即在電解質(zhì)層的外表面形成 至氣極；
[0096] 4、選取分析純二水合硝酸錠化(N03)3 ? 2&0,配制IM水溶液。在管式結(jié)構(gòu)的另一 端約5cm長(zhǎng)度上采用浸潰法，浸潰上述水溶液，每次90°C烘干后再在600°C熱處理2h。重復(fù) 步驟，直至浸潰管式結(jié)構(gòu)總質(zhì)量的5wt. %的化，即獲得管式結(jié)構(gòu)。
[0097] 本實(shí)施例按如下方式測(cè)試上述制備的管式結(jié)構(gòu)將二氧化碳及水蒸氣混合氣直接 轉(zhuǎn)化為富含甲燒的氣體中的應(yīng)用：
[0098] 將管式結(jié)構(gòu)置入加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱，使得管式結(jié)構(gòu)的高溫固體氧化物電解池單元 處的溫度穩(wěn)定在800°C，低溫甲燒化催化反應(yīng)器單元處的溫度從與高溫固體氧化物電解池 單元相鄰的一端到另一端、從800°C向200°C梯度變化；
[0099]隨后，C〇2氣體作為載氣，通過(guò)加濕器，使得CO2載有一定比例的水蒸氣進(jìn)入管式結(jié) 構(gòu)的高溫固體氧化物電解池單元里，通過(guò)電化學(xué)工作站對(duì)高溫固體氧化物電解池單元施加 外電壓1. 3V進(jìn)行共電解，使二氧化碳及水蒸氣在高溫固體氧化物電解池單元處進(jìn)行電解 反應(yīng)，生成CO和所生成的CO和H2及剩余的二氧化碳在低溫甲燒化催化反應(yīng)器單元處 進(jìn)行催化反應(yīng)，生成富含甲燒的氣體。尾氣經(jīng)過(guò)冷凝器后使用氣相色譜進(jìn)行分析。表3記 錄了本實(shí)施例管式結(jié)構(gòu)的工作條件和甲燒的轉(zhuǎn)化率。
[0100] 表 3
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種將二氧化碳及水蒸氣混合氣直接轉(zhuǎn)化為富含甲烷的氣體的管式結(jié)構(gòu)，其特征在 于： 所述管式結(jié)構(gòu)為一體式結(jié)構(gòu)，分為高溫固體氧化物電解池單元和低溫甲烷化催化反應(yīng) 器單元；所述管式結(jié)構(gòu)是以管狀的多孔陶瓷燃料極為支撐體，在所述燃料極的外表面覆蓋 有致密電解質(zhì)層；在所述電解質(zhì)層位于所述高溫固體氧化物電解池單元處的外表面涂覆有 多孔陶瓷空氣極；在所述燃料極分布有甲烷化催化劑和電解催化劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述甲烷化催化劑是通過(guò)浸漬的方式分布于燃料極位于所述低溫甲烷化催化反應(yīng)器 單元處的內(nèi)表面及內(nèi)部孔隙里； 所述電解催化劑為金屬催化劑或鈣鈦礦催化劑；所述金屬催化劑是通過(guò)浸漬的方式分 布于燃料極位于所述高溫固體氧化物電解池單元處的內(nèi)表面及內(nèi)