СПОСОБ И РЕАКТОР ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МЕТАНОЛА

1. Способ получения метанола, отличающийся тем, что указанный способ включает
создание разности потенциалов между катодом (11) и анодом (12) в реакторе типа топливного элемента,
проведение в реакторе первой операции (1), включающей первую требуемую катодную реакцию (a) между диоксидом углерода и водой
с использованием катализатора, действие которого оптимизировано для проведения указанной реакции (a);
транспортировку продуктов реакции, получаемых в первой операции (1), для проведения второй операции (2), и проведение второй требуемой катодной реакции (b)
с использованием катализатора, действие которого оптимизировано для проведения указанной реакции (b), и
транспортировку продуктов реакции, получаемых во второй операции (2), для проведения третьей операции (3), и проведение третьей требуемой катодной реакции (c)
с использованием катализатора, действие которого оптимизировано для проведения указанной реакции (c).
2
2. Способ по п.1, отличающийся применением катализатора, состоящего из чистого Ag или Ag в сочетании с TiO и/или Te, для проведения катодной реакции, осуществляемой в первой операции.
2
2
3. Способ по п.1, отличающийся применением катализатора, состоящего из SiO и TiO в сочетании с Ag, для проведения катодной реакции, осуществляемой во второй операции.
2
4. Способ по п.1, отличающийся применением катализатора, содержащего 60-94% Ag, 5-30% Те и/или Ru, и 1-10% чистой Pt или Pt в сочетании с Au и/или TiO, предпочтительно, в пропорции 90:9:1, для проведения катодной реакции, осуществляемой в третьей операции.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве восстановителя, окисляемого на аноде, применяют воду в присутствии катализатора, включающего углеродную сажу, антрахинон и Ag; при этом в каждой операции (1-3) на аноде протекает следующая анодная реакция (d):
6. Способ по п.1, отличающийся тем что, три операции с проведением реакций осуществляют в трех элементах (1, 2, 3), соединенных между собой поточно-последовательно в один реактор.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем что, при проведении каждой индивидуальной операции, реакции, проводимые в катодном и анодном пространстве, находятся в стехиометрическом равновесии.
8. Реактор типа топливного элемента, применяемый для получения метанола из диоксида углерода и воды, включающий катодное пространство, в котором расположен катод (11) и находится катализатор, способствующий протеканию реакции на катоде, анодное пространство, в котором расположен анод (12) и находится катализатор, способствующий протеканию реакции на аноде, и промежуточную мембрану (13), разделяющую катодное и анодное пространство, отличающийся тем, что указанный реактор разделен на множество реакторных элементов (1, 2, 3), представляющих собой элементы типа топливных элементов, поточно-последовательно соединенных друг с другом для проведения многостадийной катодной реакции, причем в каждом элементе (1, 2, 3) находится катализатор, действие которого оптимизировано для проведения реакции, осуществляемой в конкретном элементе.
2
9. Реактор по п.8, отличающийся тем, что в катодном пространстве первого элемента (1) находится катализатор, состоящий из чистого Ag или Ag в сочетании с TiOи/или Te, способствующий протеканию следующей катодной реакции (a)
2
2
в катодном пространстве второго элемента (2) находится катализатор, состоящий из SiO и TiO в сочетании с Ag, способствующий протеканию следующей катодной реакции (b)
2
в катодном пространстве третьего элемента (3) находится катализатор, содержащий 60-94% Ag, 5-30% Te и/или Ru, и 1-10% чистой Pt или Pt в сочетании с Au и/или TiO, предпочтительно в пропорции 90:9:1, способствующий протеканию следующей катодной реакции (c)
10. Реактор по п.9, отличающийся тем, что все элементы (1, 2, 3) сконструированы так, что позволяют использовать жидкий восстановитель.
11. Реактор по п.10, отличающийся тем, что в анодном пространстве всех элементов (1, 2, 3) находится катализатор, включающий углеродную сажу, антрахинон и серебро, пригодный для использования воды в качестве жидкого восстановителя и получения пероксида водорода в соответствии со следующей анодной реакцией (d)
12. Реактор по п.8, отличающийся тем, что мембрана (13) представляет собой носитель для катализатора, применяемого в катодном пространстве и/или анодном пространстве.
13. Реактор по п.8, отличающийся тем, что катод (11), анод (12) и мембрана (13) представляют собой тонкие пластины, соединенные друг с другом и имеющие толщину менее 1 мм; при этом обе стороны мембраны (13) плоские, и одна из сторон катода (11) и анода (12) также плоская, а противоположная сторона, расположенная напротив мембраны (13), имеет поверхность (16), форма которой обеспечивает оптимизированный поток жидкости практически вдоль всей поверхности пластины.
14. Реактор по п.13, отличающийся тем, что форма поверхности выполнена в виде каналов (16), имеющих волнообразную форму поперечного сечения.
15. Реактор по п.14, отличающийся тем, что тонкие пластины катода (11) и анода (12) состоят из листового металла, толщина которого составляет 0,6-0,1 мм, предпочтительно 0,3 мм, и ширина каналов (16) составляет 2-3 мм, а глубина каналов составляет 0,5-0,05 мм.
16. Реактор по любому из пп.8-15, отличающийся тем, что мембрана (13) состоит из стекла.
17. Реактор по п.16, отличающийся тем, что в стекло добавлены присадки, позволяющие протонам/ионам гидроксония проходить через мембрану.