用于二氧化碳利用的方法和电解系统

摘要

本发明涉及官能化的载体材料在用于二氧化碳利用的电解系统中用于均相和非均相催化裂解甲酸盐的用途。所述电解系统包括电解池以及过滤单元，所述电解池具有在阳极室中的阳极和在阴极室中的阴极，其中阴极室设计成接收包含二氧化碳的电解反应物，并将该电解反应物引导通过阴极。二氧化碳在阴极处还原，并且产生至少一种烃化合物或一氧化碳作为电解产物。甲酸盐作为不期望的副产物形成。过滤单元包括至少一个催化过滤系统，通过该系统可将甲酸盐转化成氢气和二氧化碳或转化成水和一氧化碳。

权利要求

1.借助于电解系统的用于二氧化碳利用的方法，

-其中引导电解质和二氧化碳(CO2)穿过阴极室(KR)在阴极(K)处通过，-其中阴极(K)包括电极材料和/或催化剂材料，用所述材料使二氧化碳(CO2)在阴极(K)上还原并且生成至少一种烃化合物或一氧化碳(CO)作为电解产物，以及生成至少一种甲酸盐作为电解副产物，-其中借助催化过滤系统从电解质-电解产物-混合物中分离电解副产物，其中所述催化过滤系统包括官能化的络合物或官能化的载体材料，其催化从甲酸盐到氢气(H2)和二氧化碳(CO2)或从甲酸盐到水(H2O)和一氧化碳(CO)的裂解反应。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在闭合回路中引导所述电解质，并且过滤系统的再生以热的方式进行。

3.用于二氧化碳利用的电解系统，其包括电解池(4)和过滤单元(40)，所述电解池(4)具有在阳极室(AR)中的阳极(A)并且具有在阴极室(KR)中的阴极(K)，-其中阴极室(KR)被设计成接收包括二氧化碳(CO2)的电解反应物并引导所述电解反应物在阴极(K)处通过，-其中阴极(K)具有电极材料和/或催化材料，借助所述材料能将二氧化碳(CO2)还原成至少一种烃化合物或还原成一氧化碳(CO)作为电解产物以及还原成至少一种甲酸盐作为电解副产物，-并且其中过滤单元(40)具有至少一个催化过滤系统，通过该系统能够将甲酸盐转化成氢气(H2)和二氧化碳(CO2)或转化成水(H2O)和一氧化碳(CO)。

4.根据权利要求3所述的用于二氧化碳利用的电解系统，其中可转化的甲酸盐是R+HCOO–型，R+表示来自H+、Li+、Na+、K+、NH4+、Cs+、Sr+、Ba+、Mn+、Cu+的组的阳离子。

5.根据权利要求3或4所述的用于二氧化碳利用的电解系统，其中所述催化过滤系统基于过渡金属络合物。

6.根据权利要求5所述的用于二氧化碳利用的电解系统，其中所述催化过滤系统具有元素周期表第八族的金属。

7.根据权利要求6所述的用于二氧化碳利用的电解系统，其中所述催化过滤系统具有铑。

8.根据权利要求3或4所述的用于二氧化碳利用的电解系统，其中所述催化过滤系统基于过渡金属官能化的沸石。

9.根据权利要求8所述的用于二氧化碳利用的电解系统，其中所述催化过滤系统基于Y型沸石。

10.根据权利要求3或4所述的用于二氧化碳利用的电解系统，其中所述催化过滤系统基于过渡金属官能化的活性炭或矾土作为载体材料。

11.根据权利要求3或4所述的用于二氧化碳利用的电解系统，其中所述催化过滤系统基于3-氨基丙基三甲氧基硅烷官能化的沸石。

12.根据权利要求11所述的用于二氧化碳利用的电解系统，其中所述催化过滤系统基于Y型沸石。

13.根据权利要求3或4所述的用于二氧化碳利用的电解系统，其中所述催化过滤系统至少部分地固定在阴极表面上。

14.根据权利要求3或4所述的用于二氧化碳利用的电解系统，其中所述过滤单元被设计为穿流式过滤器，该穿流式过滤器具有引入的官能化的络合物或载体材料作为甲酸盐清除剂。

15.根据权利要求3或4所述的用于二氧化碳利用的电解系统，其中所述过滤单元(40)包括与电解池(4)分离的反应室。

16.根据权利要求3或4所述的用于二氧化碳利用的电解系统，该电解系统具有气体扩散电极作为甲酸盐过滤器。

说明书

用于二氧化碳利用的方法和电解系统

[0001] 本发明涉及用于二氧化碳利用(二氧化碳回收)和制备一氧化碳的方法和电解系统。在电解步骤中，二氧化碳被引入电解池中并在阴极处被还原。现有技术

[0002] 目前世界能源需求的80％通过化石燃料的燃烧来满足，其燃烧过程导致全球每年向大气中排放约340亿吨二氧化碳。大部分二氧化碳通过这种向大气中的排放来处置，这例如在褐煤发电厂的情况下每天可达5万吨。二氧化碳属于对大气和气候有不利影响的所谓的温室气体。由于二氧化碳在热力学上处于非常低的位置，因此其难以被还原成可再利用产品，这使得二氧化碳的实际再利用迄今仍停留在理论上或学术界中。

[0003] 天然的二氧化碳降解例如通过光合作用进行。在此，二氧化碳在以随时间变化且在分子水平上随空间变化的方式被分为很多子步骤的过程中转化成碳水化合物。因此，该过程不易适应大规模(工业规模)应用。用大规模的光催化对天然光合作用过程的复制不够有效。

[0004] 另一种方法是二氧化碳的电化学还原。二氧化碳电化学还原的系统研究仍然是一个相对较新的发展领域。只是在几年前，已经努力开发能够还原可接受的二氧化碳量的电化学系统。实验室规模的研究表明，优选使用金属作为用于电解二氧化碳的催化剂。根据Y.Hori的文献“Electrochemical CO2 reduction on metal electrodes”，发表于：C.Vayenas等人(编辑)，Modern Aspects of Electrochemistry，Springer，New York，
2008，第89-189页，可发现对不同金属阴极的拉第效率，见表1。如果二氧化碳例如在银、金、锌、钯和镓阴极上几乎全部还原成一氧化碳，则在铜阴极上形成大量的烃作为反应产物。

[0005] 因此，例如在银阴极上主要产生一氧化碳和很少的氢。阳极和阴极上的反应可以用以下反应式表示：

[0006] 阴极：2CO2+4e-+4H+→2CO+2H2O

[0007] 阳极：2H2O→O2+4H++4e-

[0008] 在经济上特别令人感兴趣的例如是一氧化碳、甲烷或乙烯的电化学制备。在此，它们是比二氧化碳在能量上价值更高的产品。

[0009]

[0010] 表1：

[0011] 该表中给出了在二氧化碳还原时在各种金属电极上生成的产物的法拉第效率2
[％]。所给出的值适用的情形是0.1M碳酸氢钾溶液作为电解质，电流密度低于10mA/cm。

[0012] 现在，对于所有的用于转化一氧化碳或转化二氧化碳(视工艺条件而定)的电化学还原方法，常常出现不期望的副作用：生成了甲酸盐，即甲酸的盐，其加剧了碳沉积物对自由表面的堵塞。由于石墨沉积物的形成导致催化活性表面的减小，电解池中的电极或催化剂表面将由此失活。在二氧化碳还原的情况下，一方面降低了转化率，另一发明还不利地影响了催化剂对烃的选择性。这也导致电极的长期稳定性和该方法的盈利能力的损失。催化剂焦化(即含有石墨的催化剂的分解)的问题，迄今已经从与一氧化碳或二氧化碳的转化有关的其他领域得知。例如在催化裂化过程中也发生催化剂焦化。在此，电极的再生不是在原位进行的，而是必须将所述电极拆除。然后在大约700℃的温度下借助氧将碳沉积物燃烧掉。实例为工业上使用的FCC(fluid catalytic cracking，流化催化裂化)方法，该方法基于反应器发生器原理。

[0013] 解决催化剂焦化问题的另一种途径从费托催化或甲烷化反应的领域中得知。在此，由焦炭沉积物造成的催化剂失活在该过程中被抵消。优选地，在如下情形下开始在均匀的金属表面上形成碳沉积物：在温度低于673K时，一氧化碳与氢的分压比大于2，或在温度大于673K时，一氧化碳与氢的分压比大于1。这可以例如从Materials and Corrosion，1999,50,681-685中的MT Tavares，I.Alstrup，C.A.A.Bernardo的公开内容中得到。与此相应地，通过氢气过量可抑制萨巴蒂耶(Sabatier)过程中的催化剂焦化。该方法也处于与可原位进行的温度相比过高的温度范围。因此，这些变型方案不适用于连续电解法。

[0014] 另一种用于再生失活的电极表面的替代方案是通过反转电位的极性来再活化。充当阴极的电极以这样的方式被极性反转，使得在其上的电位处于氧化范围内。在这种情况下，电极本身当然也被氧化，因此金属离子可以进入溶液中。该再生方法例如记载在Y.Yano，S.Yamasaki，J.Appl.Electrochem.2008,38,1721-1726中。这种方法的缺陷一方面在于因经常需要的极性反转而导致的高的能量损失，另一方面在于系统的不期望的停机时间。

[0015] 另外，用于裂解甲酸盐的催化转化方法迄今为止例如从化学氢存储中得知(Boddien,Albert；Meilmann Felix；Jackstell,Ralf；Junge,Henrik；Dyson,Paul J.；Laurency,Gábor；Ludwig,Ralf；Beller,Matthias,Science,Volume 333,Issue 6050,pp.1733-1736(2011))。还研究了过渡金属甲酸盐的热分解(
W.Toursel,Zeitschrift ft für anorganische und allgemeine Chemie,1961,307,235-
254)。此外，具体而言钌络合物对甲酸盐转化的催化作用是已知的(C.Fellay,Paul J.D.,G.Laurenczy,Angewandte Chemie,2008,120,4030-4032；Weijia Gan,Paul J.Dyson,Gábor Laurenczy,Reaction Kinetics and Catalysis Letters 2009,98,205-213)。迄今为止，甲酸盐的非均相(或多相)催化转化始终采用贵金属或用贵金属表面改性(Nan Yi,H.Saltsburg,M.F.Stephanopoulos,2013,6,816-819；Xiaojun Gu,Zhang-Hui Lu,Hai-Long Jiang,Tomoki Akita,Qiang Xu,J.Am.Chem.Soc,2011,133(31),11822-11825；
Seung-Young Chung,Sung-Hyun Uhm,Jae-Kwang Lee,Sung-Jin Kang,Yong-Sug Tak,and Jae-Young Lee,J.Ind.Eng.Chem.,Vol.13,No.3,(2007)339-344)。

[0016] 因此，在技术上需要提出改进的用于二氧化碳利用(二氧化碳回收)的解决方案，其克服现有技术已知的缺陷。特别地，所提出的解决方案不仅旨在实现有效地减少二氧化碳，而且还旨在确保经济、持久的二氧化碳利用。本发明要解决的技术问题是提供避免焦化的用于二氧化碳的电化学利用的方法和系统。

[0017] 本发明的这些技术问题通过根据权利要求1的方法、根据权利要求5的电解系统以及根据权利要求13的甲酸盐电解装置(电解槽)来解决。本发明的有利实施方式是从属权利要求的主题。

发明内容

[0018] 在借助于电解系统的用于二氧化碳利用的根据本发明的方法中，将含有二氧化碳的电解质经由阴极室运送至阴极处，在阴极处还原二氧化碳并且生成至少一种碳水化合物或一氧化碳作为电解产物以及生成至少一种甲酸盐作为电解副产物。此外，通过催化过滤系统从电解质-电解产物混合物中分离所述电解副产物。根据本发明，将催化过滤系统用于在电解系统或电解质回路(电解质循环)中不期望的甲酸盐具有如下优点，可以防止由碳沉积导致的电极或催化剂焦化并且由此特别地避免了催化剂表面的失活。

[0019] 电解产物和电解副产物应理解为通过电解生成的物质。在此，电解产物是所需的目标物质，电解副产物是基本上不可避免地同时一起生成的物质。

[0020] 电解副产物可能是不期望的或经常是不需要的物质。电解反应物应理解为经历电解的物质。

[0021] 甲酸盐是甲酸的盐，它们的离解因pH而异。在酸性环境中，低于甲酸的pKa值时，甲酸盐主要以甲酸形式存在。在碱性环境中，甲酸盐以阴离子和相应数量的阳离子形式离解地存在。根据本发明可转化的甲酸盐通常可以如下表示：

[0022] R+HCOO-

[0023] 其中R表示来自下列组的阳离子：

[0024] H+、Li+、Na+、K+、NH4+、Cs+、Sr+、Ba+、Mn+、Cu+。另外优选的组是复合阳离子(complex cations)，例如在离子液体中出现的那些：全部或部分烷基化的铵，磷鎓，硫鎓，哌啶鎓，吗啉鎓，吡啶鎓或咪唑啉鎓或其衍生物。

[0025] 通常，催化过滤系统基于官能化的络合物或载体材料。使用的官能化的络合物或载体材料具有将甲酸盐转化成氢气和二氧化碳或转化成水和一氧化碳或促进其转化的性质。这根据以下反应式之一完成：

[0026] HCOOH→H2+CO2 (1a)

[0027] HCOOH→H2O+CO (1b)

[0028] 官能化的络合物在此例如为过渡金属络合物，特别地具有元素周期表的第八族的金属或铑。备选地，官能化的络合物是过渡金属官能化的沸石，特别是y型沸石，其中特别优选使用Na-Y型沸石。在本发明的另一替代实施方式中，使用活性炭或矾土(铝土，氧化铝，Tonerde)作为官能化的载体材料。矾土是立方型γ-Al2O3，一种用于制备陶瓷和铝的原料。活性炭或矾土载体材料优选是过渡金属官能化的。在官能化的络合物的情况下优选使用3-氨基丙基-三甲氧基硅烷官能化的沸石。

[0029] 在该方法的另一实施方式中，将所述电解质在闭合回路中引导，并且过滤系统的再生是以热的方式进行的。

[0030] 为此，所述3-氨基丙基三甲氧基硅烷官能化的Na-Y沸石优选被装入整合在电解质回路中的穿流式过滤器中。在那里，它们用作甲酸盐清除剂。捕捉机理由所示反应而定，其中形成甲酸铵：

[0031]

[0032] 在此，Me表示所有可能的过渡金属。

[0033] 在该实例中，过滤器再生通常通过热处理循环地或间歇地进行。

[0034] 此外提出了，官能化的络合物或载体材料在用于二氧化碳利用的电解系统中用于均相和非均相催化裂解甲酸盐的用途。根据本发明的用于均相和非均相催化裂解的官能化的载体材料例如可以是：

[0035] -活性炭，

[0036] -矾土。

[0037] 根据本发明的在用于二氧化碳利用的电解体系中用于均相或非均相催化裂解甲酸盐的官能化的络合物例如可以是：

[0038] -过渡金属络合物，特别地具有元素周期表第8族的金属或铑，优选地铁或钌，[0039] -过渡金属官能化的沸石，特别地Y型沸石，其中特别合适的是Na-Y型沸石，[0040] -3-氨基丙基三甲氧基硅烷官能化的沸石，特别地Y型沸石。

[0041] 根据本发明的用于二氧化碳利用的电解系统包括电解池以及过滤单元，该电解池具有在阳极室中的阳极并且具有在阴极室中的阴极，其中阴极室被设计成，接收含有二氧化碳的电解反应物并且引导其在阴极K处通过(在阴极K前面通过)，其中过滤单元具有至少一个催化过滤系统，通过该催化过滤系统可将甲酸盐转化成氢气和二氧化碳或转化成水和一氧化碳。这种可转化的甲酸盐例如是R+HCOO-型，其中R+表示来自以下组的阳离子：H+、Li+、Na+、K+、NH4+、Cs+、Sr+、Ba+、Mn+、Cu+。另外优选的组是复合阳离子，例如在离子液体中出现的那些：全部或部分烷基化的铵，磷鎓，硫鎓，哌啶鎓，吗啉鎓，吡啶鎓或咪唑啉鎓或其衍生物。

[0042] 这种具有甲酸盐过滤单元的电解系统的优点是，由于如此避免了电极或催化剂焦化而具有更长的寿命。

[0043] 在根据本发明的电解系统的典型实施方式中，催化过滤系统具有过渡金属络合物，特别地具有元素周期表的第8族的金属或铑。备选地，催化过滤系统也可以具有过渡金属官能化的沸石，特别地Y型沸石，更优选地Na-Y型沸石。在电解系统的另一优选实施方式中，催化过滤系统具有过渡金属官能化的活性炭或矾土作为载体材料。矾土是立方型γ-Al2O3，一种制备陶瓷和铝的原料。在电解系统的另一优选实施方式中，催化过滤系统具有3-氨基丙基三甲氧基硅烷官能化的沸石，特别地Y型沸石。在这种情况下，捕捉机理由上文示出的用于形成甲酸铵的反应(2)而定，并且在这种情况下，过滤器的再生可以通过热处理循环地或间歇地进行。

[0044] 具有过渡金属官能化的络合物或载体材料的催化剂变体提供了根据反应(1a)和(1b)之一在温和的反应条件下催化裂解R+HCOO-的可能性。

[0045] 温和的反应条件是指这些反应优选发生的温度在0℃和100℃之间，优选地，反应在室温下进行。反应的压力范围在1巴和100巴之间，优选地30巴。特别地催化裂解成水和一氧化碳(1b)具有如下优点，由此可获得非常纯的一氧化碳。因此，将甲酸盐过滤单元整合到用于二氧化碳利用的电解系统中也可以有利地用于制备一氧化碳。

[0046] 在用于二氧化碳利用的电解系统的有利实施方式中，催化过滤系统被至少部分地固定在阴极表面上，其优选不是电还原催化活性的。这是一种将过滤单元整合到电解池中的方式的变体。另外，电解池优选包括气体扩散电极。

[0047] 在用于二氧化碳利用的电解系统的替代实施方式中，过滤单元包括与电解池分离的反应室。这种分离对于热再生处理可为特别有利的。例如，单独的反应室可以设计为一种穿流式过滤器，其中引入官能化的络合物或载体材料作为甲酸盐清除剂。

[0048] 特别优选具有气体扩散电极作为甲酸盐过滤器的电解系统的实施方式。通常，其具有表面改性的电极，所述电极上固定有官能化的、例如多相化的络合物(杂化络合物)或官能化的载体材料。

[0049] 所描述的方法和电解系统容许连续且有效地从电解质溶液中分离甲酸盐。此外，该系统的效率例如还通过可能从甲酸盐回收甲酸而增加。所有描述的方法或系统具有如下优点，无需进行电极拆除以进行再生。所描述的甲酸盐过滤器可以分别用于封闭的电解质回路中。特别的优点是使用气体扩散电极作为甲酸盐过滤器，其电极表面被多相化的络合物化合物改性。相应的改性在此通常对电催化过程没有不利影响。

[0050] 根据另一实施方式，所描述的甲酸盐过滤器或所描述的过滤方法可以这样利用，使得实现用于二氧化碳利用和一氧化碳制备的甲酸盐电解装置。基于根据所描述的实施方式之一的电解系统，其中二氧化碳在具有铅含量的阴极上被还原成甲酸盐。在铅电极上，这可以接近100％的选择性进行。在从电解质回路分离气体之后，通常根据反应式1b进行上文所述的将甲酸盐催化裂解成水和一氧化碳。在该情况下，生成的甲酸盐不再被认为是不期望的电解副产物，而是由针对性地制备的中间产物或催化反应物(Katalyseedukte)。

[0051] 参考所附图式的图1至5来示例性地描述本发明的实施方式：

[0052] 图1示出了电极焦化的流程图，

[0053] 图2示出了具有甲酸盐过滤器的电解系统的示意图，

[0054] 图3示出了具有气体扩散电极的电解系统的示意图，

[0055] 图4示意性地示出了一氧化碳电解装置的阴极电解质回路，

[0056] 图5示意性地示出了甲酸盐电解装置的阴极电解质回路。

[0057] 图1示出了电极焦化的流程图，其以电催化还原二氧化碳为例，正如在D.W.Dewulf,T.Jin,A.J.Bard,Journal of Electrochemical Society 1989,136,1686-
1691中所述那样。一氧化碳CO仅是二氧化碳CO2的电化学还原的部分产物。然而，这仍然为电极焦化的总速率提供了一个虽然小、但仍然存在的贡献M2。如已经提到的，来自二氧化碳利用的特别优选的产物是一氧化碳CO、乙烯C2H4和甲烷CH4。根据给定的反应温度，经由两个另外的中间步骤或中间产物ZP1和ZP2生成乙烯C2H4和甲烷CH4。第一中间产物ZP1可例如包括Cu-HCO，第二中间体ZP2可以包括例如Cu-CH2。在约321K的较高的温度T2下生成乙烯C2H4，在约273K的较低的温度下生成甲烷。对电极焦化的主要贡献M1由不期望的副产物甲酸盐R+HCOO-产生。在电极和/或催化剂上沉积的碳Cn越多，则活性表面越少，进而二氧化碳还原越少，其中在电化学还原过程的大多数情形下均使用催化活性电极。

[0058] 图2示意性地示出了电解系统的示例性结构。在该情况下，该系统被配置成使得电解和过滤单元能够连续地操作。为此目的示出了各有一个循环泵的两个电解质回路。在阳极电解质回路21中，借助循环泵212引导电解质穿过阳极室AR在阳极A处通过(在阳极A前面通过)。流动方向用箭头表示。沿流动方向紧接着电解池1设有相分离器211，通过相分离器211例如可以排出例如在阳极A处生成的氧气O2。阴极电解质回路20也具有循环泵202，其引导电解质和电解反应物穿过阴极室KR在阴极K处通过(在阴极K前面通过)。在流动方向上，再次由箭头指示，在阴极室KR的下游又设有相分离器201，借助相分离器201可以从回路20导出气体。从相分离器201导出的气体例如是未转化的过量的二氧化碳CO2。此外，阴极电解质回路20还包括催化单元或过滤单元2。

[0059] 这种分离对于热再生处理可能是特别有利的。例如，单独的反应室2可以被设计为一种穿流式过滤器，其中引入官能化的络合物或载体材料作为甲酸盐清除剂。被整合在阴极电解质回路20中的过滤单元2防止了甲酸盐越来越多地富集在阴极回路中并进而因石墨沉积而阻断催化中心。

[0060] 作为图2的替代方案，催化单元或过滤单元2也可以整合到阴极室KR中。这可以例如以气体扩散电极GDE的形式来实现。图3中所示的电解系统与2所示的区别在于电解池1的构造：代替两室结构，该电解系统现在具有气体扩散电极GDE。为了将二氧化碳CO2引入阴极电解质回路20中，气体扩散电极GDE包括二氧化碳入口203，阴极K对二氧化碳CO2是可透过的。气体扩散电极GDE的特征在于，液体组分(如电解质)和气体组分(如电解反应物)可以在电极(如阴极K)的多孔系统中彼此形成接触。电极的多孔系统在此被设计成使得液相和气相同样可以渗入多孔系统中并且可以同时存在于其中。通常，反应催化剂被设计为多孔的并且承担电极功能，或多孔电极具有起催化作用的组分。在本实施例中，气体扩散电极GDE可以含有甲酸盐清除剂，即官能化的(例如多相化的)络合物或官能化的载体材料。这些可以固定在阴极室KR的表面改性的电极或阴极室KR的其它内表面上。

[0061] 图4和图5中示例性地示出了一氧化碳电解装置和甲酸盐电解装置的阴极电解质回路。

[0062] 图4再次示出了通过电解从二氧化碳利用过程获得纯的产物的问题：由于所使用的电极的选择性，还原产物可被预定至一定百分比。然而，从二氧化碳还原来获取纯的一氧化碳是不可能的。如图4所示，电解池3总是留下几种产物：一氧化碳CO，二氧化碳CO2和氢H2。在气体分离5之后，它们可以作为气体混合物34从系统中导出，而电解质在回路中例如经由管线33被重新引入电解池3中。此外，在图4中示出了二氧化碳供料管线31。例如，二氧化碳CO2可以在使用气体扩散电极的情况下在该位置处被引入系统中，或者通过单独的二氧化碳储库引入到电解质回路中。与氢电解装置完全相反，对于二氧化碳电解，产物(即一氧化碳CO)和反应物(即二氧化碳CO2)之间的分离显然复杂得多，因为产物和反应物均以气体形式存在。

[0063] 如果利用HCOOH或HCOO-至H2O和CO(1c)的催化分解反应，则从催化和过滤单元2除了其过滤作用之外还可以获得非常纯的一氧化碳CO：在本发明的甲酸盐电解装置中，可相应地利用几乎以100％的选择性可从二氧化碳CO2制备的甲酸盐R+HCOO–。在用于二氧化碳利用的该过程或该装置中，这些不再是不期望的反应副产物，而是在制备一氧化碳的过程中有针对性地产生的中间产物。因此，在图5所示的甲酸盐电解装置中，在电解池4中不是将二氧化碳CO2还原成一氧化碳CO，而是在铅电极上将二氧化碳CO2还原成甲酸盐R+HCOO–。所述甲酸盐溶解在电解质中，并且这时可以通过气体分离将该中间产物与未反应的气态反应物即二氧化碳CO2分离。进一步来说，这例如意味着在此无需使用昂贵的银电极。

[0064] 然后将含有甲酸盐的电解质进一步引导通过催化单元或过滤单元40。在该过滤单元40中发生甲酸盐裂解反应(断裂反应)。甲酸盐R+HCOO–优选地根据反应lb被转化成一氧化碳CO。与二氧化碳CO2的标准电解(其中可以最高达百分之几的含量同时产生一氧化碳CO与氢气H2和二氧化碳CO2杂质)相反，借助甲酸盐电解装置可以制备非常纯的一氧化碳CO。所述杂质仅处于千分之一的范围。进一步特别有利的是，甲酸盐电解装置不需要额外的昂贵的气体分离。这样可以制备无氢的一氧化碳CO，其目前是化学工业中非常昂贵的资源，并且同时提供了用于二氧化碳利用的有效的、持久的电解系统。