。在錫沉積之時(shí)，各部分在去離子水中也被徹底清洗了。該過(guò)程還包括在 鍍有錫的銅表面沉積約1 μ m的銦。該沉積過(guò)程通過(guò)在溫度為90° C的電解槽浴中操作60 分鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著銦的沉積，各部分在離子水中被徹底清洗。該過(guò)程還包括將鍍過(guò)銅/錫/ 銦的銅放入5wt%的硝酸浴中5分鐘。相比未經(jīng)處理的銅/錫/銦電極這樣的處理可以提 高電極的穩(wěn)定性。在另一實(shí)施例中，電解鍍錫銅基板會(huì)被放入熔融銦中進(jìn)行涂層。 在具體的實(shí)施例中，陰極基板將被用作二氧化碳還原反應(yīng)的催化材料。如下是四個(gè)處 理實(shí)施例。 第一種處理包括在含有足夠的催化劑材料的產(chǎn)生的高活性表面面積的導(dǎo)電性基板上 涂上導(dǎo)電凝膠(例如，玻璃碳或金屬)。凝膠的導(dǎo)電元件具有催化活性。用催化的溶膠-凝 膠將基板涂層后，溶膠-凝膠就可以進(jìn)行高度的聚合/交聯(lián)。復(fù)合基板/溶膠-凝膠結(jié)構(gòu) 在高溫下將有機(jī)材料熱解轉(zhuǎn)化成無(wú)定形碳(潛在的導(dǎo)電性)。熱解的結(jié)構(gòu)也可以進(jìn)行選擇性 地除去有機(jī)材料或硅相的化學(xué)處理，得到催化劑含量高的涂層。 第二種處理包括使用像粘合劑胺基、粘合劑硫醇相對(duì)較小(例如微米或納米尺度）的顆 粒或其它合適的粘合劑。粘合劑優(yōu)選能在導(dǎo)電基板和催化劑顆粒之間導(dǎo)電的。催化劑顆粒 優(yōu)選含有共軛有機(jī)分子的。如果基板也是由催化劑材料構(gòu)成，那么粘合劑就會(huì)有對(duì)稱的結(jié) 合基團(tuán)，否則我們就可以利用含有兩個(gè)不同結(jié)合基團(tuán)的粘結(jié)劑。 第三種處理包括將基板在含有催化劑材料的漿液中涂層(可以是鹽的形式）和粘結(jié)劑。 漿料還可以含有導(dǎo)電劑，如炭黑、碳納米管或其它合適的導(dǎo)電添加劑。然后涂層漿料將被干 燥來(lái)形成一個(gè)共形的涂層附著在基板上?；搴透稍锏臐{料被加熱以使各種組成材料具有 機(jī)械堅(jiān)固性、導(dǎo)電性和材料催化性。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，基板和干燥過(guò)的漿料的加熱出 現(xiàn)在還原環(huán)境。 第四種處理方式包括通過(guò)應(yīng)用基板的前體、去除溶劑和烘烤基板，以將前體材料的單 片半導(dǎo)體金屬硫?qū)倩锿繉拥慕饘倭蜃寤衔锇雽?dǎo)體的基板涂層。這些涂層材料包括但不 僅限于 Na4SnS4'Na4Sn2S6'K 4SnTe4'Na3AsS3、（NH4) 4Sn2S6、（NH4)3AsS 3和（NH4)2MoS4^ 其它涂層和電催化劑的制備技術(shù)包括施加到基板上的熱氧化物，形成含有基板的金屬 間化合物并將半導(dǎo)體材料應(yīng)用到基板上。在一個(gè)實(shí)施方案中，各種熱氧化的金屬鹽涂到各 種金屬和陶瓷基板是適用于二氧化碳的電化學(xué)還原的高表面積材料的首選。熱氧化與在鈦 上形成催化劑用來(lái)作為在電化學(xué)氯細(xì)胞中的陽(yáng)極材料相類似，例如氧化銥和氧化釕。在另 一個(gè)實(shí)施方案中，在銅箔上電鍍銦，然后將銅箔加熱到銦熔點(diǎn)以上的40° C，直到金屬箔表 面的銦熔化形成金色的金屬銅，然后進(jìn)行冷卻。金屬間化合物的形成可以在空氣或惰性氣 體(例如氬氣或氦氣）或在全部或部分真空氣氛下進(jìn)行。電鍍材料優(yōu)選提供約50%的法拉 第轉(zhuǎn)換效率，并且可以用來(lái)作為平面金屬板和銅纖維的涂層。金屬間化合物也可以和鍍錫 銅基板形成一體。在另一實(shí)施方式中，半導(dǎo)體材料可以通過(guò)由氣相沉積、濺射，或其它合適 的應(yīng)用方法施加到基板上。基板優(yōu)選金屬基板。半導(dǎo)體材料可以是摻雜的所需的P-型或 N-型。 在第四種處理方式和其它上述描述的涂層技術(shù)中，特定的措施被用來(lái)提高基板和催化 劑之間鍵的質(zhì)量(機(jī)械，電氣，等)。這些措施可涉及基板上創(chuàng)造功能基團(tuán)，這些功能基團(tuán)可 以進(jìn)行與催化劑或粘結(jié)劑的化學(xué)鍵，或在襯底表面，便于施加催化劑涂層結(jié)合幾何特征的 創(chuàng)建。 所述的高表面積的陰極可包括RVC材料，如碳和石墨、泡沫金屬、金網(wǎng)屬，纖維制成的 金屬棉、粉末燒結(jié)金屬薄膜和板材、金屬和陶瓷顆粒、球、陶瓷和金屬柱和滴流床包裝材料、 金屬和無(wú)機(jī)粉末形式、金屬纖維和毛料或其它合適的基板材料。物理形式的比表面積優(yōu)選 含有具體表面面積為2到2000cm 2/cm3或更大。 電極或者電極的高表面積結(jié)構(gòu)可以同纖維或毛料進(jìn)行合金，可以涂上各種化合物，隨 后在空氣中或在還原氣氛爐中燃燒，在電催化中的二氧化碳減少的表面形成穩(wěn)定的氧化 物。其它陰極材料可以包括金屬玻璃和非晶態(tài)金屬。 參考圖4,是圖2所示的特定實(shí)施酸化系統(tǒng)200的方案在電化學(xué)酸化電池402中的雙極 性膜的具體應(yīng)用。通過(guò)電化學(xué)酸化電池402雙極膜的應(yīng)用，除了回收氫氧化鉀的堿金屬甲 酸鹽(例如甲酸鉀）可被酸化。雙極膜的使用可以減少堿金屬的甲酸酸化所需要的電壓，并 可以減少電化學(xué)堆實(shí)際所需的陽(yáng)極和陰極的數(shù)量。雙極膜最好由已被粘合在一起的陽(yáng)離子 交換膜和陰離子膜構(gòu)成，通過(guò)分解水在兩膜界面起作用，從陽(yáng)離子膜形成氫離子（H +)和從 陰離子交換膜形成氫氧根離子（ΟΓ)。 參考圖5,是圖1展示了電化學(xué)系統(tǒng)100的另一實(shí)施方式。圖5中的電解槽502除了陽(yáng) 極室506和陰極室508,包括離子交換室504。該離子交換室504的功能同圖2所示的電化 學(xué)酸化電池的酸化室212類似。堿金屬甲酸鹽產(chǎn)物(例如甲酸鉀)和來(lái)自陰極室的未反應(yīng)的 碳酸氫鉀通過(guò)離子交換室504來(lái)提供含有CO 2和一些殘留的碳酸氫鉀的甲酸產(chǎn)物。氫離子 (H+)通過(guò)在陽(yáng)極室側(cè)相鄰膜510A取代了通過(guò)中心離子交換室504流的堿金屬離子(例如， K+)，上述以致堿金屬甲酸鹽被酸化并且堿金屬離子和剩余的氫離子通過(guò)陰極室508和相鄰 的膜進(jìn)入陰極510b。如果要求選擇的過(guò)程的陰極獲得高的法拉第電流效率，陰極就可以在 更高的PH條件下進(jìn)行運(yùn)作。 在基于銦的陰極系統(tǒng)中，優(yōu)選的陰極電解質(zhì)包括堿金屬碳酸氫鹽、碳酸鹽、硫酸鹽和磷 酸鹽等等。其它優(yōu)選的陰極電解質(zhì)包括硼酸鹽、銨、和氫氧化物。其它陰極電解質(zhì)可包括氯 化物、溴化物和其它有機(jī)鹽和無(wú)機(jī)鹽。非水電解質(zhì)，如碳酸丙烯酯、甲基磺酸、甲醇和其它 離子導(dǎo)電液體可以被使用，這些非水電解質(zhì)可在水的混合物中，或者作為陰極電解質(zhì)中的 非水混合物。二氧化碳在陰極液流以微氣泡的方式引入可以改善二氧化碳到陰極表面的輸 送。 現(xiàn)在參考圖6,納米過(guò)濾系統(tǒng)可在如圖1所示的電解槽系統(tǒng)100和如圖2所示的電化 學(xué)酸化系統(tǒng)200之間被使用。納米過(guò)濾系統(tǒng)優(yōu)先是用來(lái)從離開電解槽系統(tǒng)100 (例如，流 154)的碳酸氫鹽中分離堿金屬甲酸鹽(例如，甲酸鉀）的，目的是為了減少進(jìn)入電化學(xué)酸化 電池量202的碳酸氫根的量。納米過(guò)濾系統(tǒng)在壓力下優(yōu)先采用納濾膜/過(guò)濾器從堿金屬甲 酸鹽中選擇性的分離碳酸氫鈉。納米過(guò)濾/膜使用高壓泵和適于選定的分離膜分離從二價(jià) 陰離子(例如碳酸鹽)分離出一價(jià)陰離子(例如甲酸)。當(dāng)在電解槽系統(tǒng)100和電化學(xué)酸化系 統(tǒng)200之間使用納米過(guò)濾系統(tǒng)作為分離工具時(shí)，在甲酸/碳酸氫鹽中的碳酸氫鈉(例如，流 154)優(yōu)選地轉(zhuǎn)化為碳酸鹽是為了有效地從含有納米過(guò)濾膜的碳酸鹽分離甲酸。納米過(guò)濾系 統(tǒng)包括一個(gè)混頻器，如混合罐，來(lái)將甲酸鹽/碳酸氫鹽產(chǎn)物流與氫氧化鉀（KOH)流混合在一 起?；旌掀骺梢源龠M(jìn)碳酸氫鉀轉(zhuǎn)化成碳酸鉀從而促進(jìn)甲酸從碳酸鹽分離來(lái)。高壓泵將甲酸 鉀/碳酸酯流送入納米過(guò)濾單元，這個(gè)納米過(guò)濾單元包括納米過(guò)濾/膜。納米過(guò)濾單元產(chǎn) 生了一股含甲酸鉀的低碳酸的滲透流，這股滲透流然后被送入如圖2所示的電化學(xué)酸化系 統(tǒng)200中作為液流15進(jìn)入電化學(xué)酸化電池202。含有離開納米過(guò)濾單元的排出流的碳酸鉀 優(yōu)先被送入到了圖3的碳酸氫鉀塊中，在碳酸氫鉀塊中碳酸鉀和KOH和CO2結(jié)合轉(zhuǎn)化為碳 酸氫鉀。碳酸氫鉀優(yōu)先作為電解槽系統(tǒng)100的電解槽102的陰極室的進(jìn)料。納米過(guò)濾分離 系統(tǒng)包括連接在一系列流程配置的多個(gè)單位來(lái)增加從甲酸中分離碳酸鹽的總效率。該系統(tǒng) 還可以利用循環(huán)流實(shí)現(xiàn)從一個(gè)電池輸出流到另一個(gè)電池的輸入的循環(huán)來(lái)保持流量和壓力 以及提高甲酸的回收。 根據(jù)所述的電化學(xué)系統(tǒng)，陰極的PH值的優(yōu)選范圍為3到12。所需的陰極液的pH值可 是陰極的操作條件和催化劑的函數(shù)，以使電化學(xué)電池中有有限的或者無(wú)腐蝕。 優(yōu)選的陰極的橫截面的流量的范圍為2到3000 gpm/ft2( 0. 0076到11. 36 m3/m2)或 更大，流速范圍為〇. 002到20ft/sec (0. 0006到6. 1米/秒）。 同質(zhì)雜環(huán)催化劑優(yōu)選被用于陰極。同質(zhì)雜環(huán)催化劑包括，例如，一個(gè)或多個(gè)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、聯(lián)吡啶、呋喃、咪唑、至少含有一個(gè)五元 環(huán)的咪唑相關(guān)類、吲哚、甲基咪唑、甲基吡啶、惡唑、鄰二氮菲、蝶呤、蝶啶、吡啶，至少有一個(gè) 六元環(huán)的吡啶相關(guān)類、吡咯、喹啉，或噻唑以及它們的混合物。 所述系統(tǒng)優(yōu)選的陽(yáng)極液包含堿金屬的氫氧化物，如NaOH、KOH、LiOH ;氫氧化銨；無(wú)機(jī) 酸，如硫酸，磷酸等等；有機(jī)酸，如甲磺酸；非水溶液和水溶液；堿金屬鹵化物鹽，如氯化物、 溴化物和碘化物，如氯化鈉、溴化鈉、溴化鋰和碘化鈉；酸性鹵化物如HCl、HBr和HI。酸性 鹵化物和堿金屬鹵化物鹽會(huì)產(chǎn)生諸如氯、溴或碘作為來(lái)自陽(yáng)極室的鹵化物氣體或溶解的水 產(chǎn)物。甲醇或其它烴類的非水液體還可以被使用，并且能從陽(yáng)極電解質(zhì)形成一些氧化的有 機(jī)產(chǎn)物。為了降低整體運(yùn)營(yíng)的電池電壓陽(yáng)極液的選擇將由化學(xué)產(chǎn)物的過(guò)程和要求決定。例 如，在陽(yáng)極上溴的形成比氯的形成需要一個(gè)顯著較低的陽(yáng)極電壓并且和碘的比溴的更低。 這就可以在當(dāng)陽(yáng)極液中生成溴時(shí)在兩個(gè)電化學(xué)裝置的操作中會(huì)有顯著的功率節(jié)省。鹵素的 形成，如陽(yáng)極液中的溴，可以用于生產(chǎn)其它化合物的外部反應(yīng)，如烷類反應(yīng)形成溴乙烷，然 后可以轉(zhuǎn)化為醇，如乙醇、或烯烴，如乙烯，并從反應(yīng)的氫鹵酸的副產(chǎn)物可以回收到電化學(xué) 電池的陽(yáng)極。來(lái)自反應(yīng)的氫鹵酸的副產(chǎn)物可以回收到電化學(xué)電池的陽(yáng)極。 在較高的操作壓力下運(yùn)行的電解槽陰極液比在較低的壓力下可以使更多的二氧化碳 溶解在水溶液中（例如，環(huán)境壓力）。電化學(xué)電池可以在壓力高達(dá)約20至30表壓的多電池 組堆設(shè)計(jì)里工，雖然伴隨著修改，他們可以在高達(dá)100 psig。電解槽陽(yáng)極液也可以在相同的 壓力范圍內(nèi)操作，以減少對(duì)分離兩電極的膜的壓力差。特殊的電化學(xué)設(shè)計(jì)需要在較高的60 至IJ 100個(gè)大氣壓或者更高的大氣壓力下運(yùn)行。這是在液態(tài)〇)2和超臨界CO2的操作范圍。 在具體的實(shí)施方案中，陰極電解質(zhì)循環(huán)流的一部分可以使用具有反壓的流動(dòng)限制或者 使用泵利用二氧化碳注入來(lái)分別加壓，這樣的加壓流就會(huì)被注入電解槽的陰極室中。這樣 的結(jié)構(gòu)會(huì)增加二氧化碳在水溶液中的溶解度進(jìn)而提高轉(zhuǎn)化率。 陰極液和陽(yáng)極液的工作溫度范圍優(yōu)選從-10° C到95° C，更好的選擇5° C到6