Apparatus and method of preparing carbonate and/or formate from carbon dioxideThe present invention relates to an apparatus and method of preparing carbonate and/or formate from carbon dioxide. The apparatus of preparing carbonate and/or formate from carbon dioxide (CO2), comprising: an electrolysis reactor comprising (i) an anode which contains an aqueous solution of a Group I metal salt as an electrolytic solution, (ii) an ion-exchange membrane through which metal cations derived from the Group I metal salt and water flow from an anode to a cathode, (iii) a cathode, and (iv) a gas diffusion layer which supplies a carbon dioxide-containing gas to the cathode; a power supply unit of applying a voltage between the anode and the cathode; a first gas-liquid separator of recovering the electrolytic solution from the products formed in the anode; a second gas-liquid separator of recovering carbonate and/or formate from the products formed in the cathode; a pH meter of measuring the pH of the electrolytic solution recovered from the first gas-liquid separator; a first reactant supply unit of supplying (a) the electrolytic solution recovered from the first gas-liquid separator and (b) the aqueous solution of the Group I metal salt with which the recovered electrolytic solution is replenished according to the pH of the electrolytic solution, to the anode; and a second reactant supply unit of supplying carbon dioxide or a mixer comprising carbon dioxide and water vapor to the cathode; wherein, when a voltage is applied between the anode and the cathode, in the anode, water undergoes electrolysis to generate hydrogen ions, oxygen, and electrons, and metal cations in the Group I metal salt are substituted with the hydrogen ions, while the generated metal cations move to the cathode through the ion-exchange membrane and the electrons move to the cathode through an external electric line; and in the cathode, carbon dioxide, water, metal cations, and electrons are reacted and produce carbonate and/or formate.An apparatus for preparing carbonate and/or formate from carbon dioxide (CO2), comprising: an electrolysis reactor comprising (i) an anode which contains an aqueous solution of a Group I metal salt as an electrolytic solution, (ii) an ion-exchange membrane through which metal cations derived from the Group I metal salt and water flow from the anode to a cathode, (iii) the cathode, and (iv) a gas diffusion layer which supplies a carbon dioxide-containing gas to the cathode; a power supply unit for applying a voltage between the anode and the cathode; a first gas-liquid separator for recovering the electrolytic solution from products formed in the anode; a second gas-liquid separator for recovering carbonate and/or formate from products formed in the cathode; an ion electrode for measuring the concentration of the carbonate and/or formate recovered from the second gas-liquid separator; a pH meter for measuring a pH of the electrolytic solution recovered from the first gas-liquid separator; a first reactant supply unit for supplying (a) the electrolytic solution recovered from the first gas-liquid separator and (b) the aqueous solution of the Group I metal salt with which the recovered electrolytic solution is replenished according to the pH of the electrolytic solution, to the anode; and a second reactant supply unit for supplying carbon dioxide or a mixture comprising carbon dioxide and water vapor to the cathode; wherein, when a voltage is applied between the anode and the cathode, in the anode, water undergoes electrolysis to generate hydrogen ions, oxygen, and electrons, and the metal cations in the Group I metal salt are substituted with the hydrogen ions, while the generated metal cations move to the cathode through the ion-exchange membrane and the electrons move to the cathode through an external electric line; and in the cathode, the carbon dioxide, water, metal cations, and electrons are reacted and produce carbonate and/or formate; wherein the apparatus is configured to supply water to the cathode from the anode through the ion-exchange membrane; wherein the apparatus does not comprise a unit for supplying a cathode electrolytic solution to the cathode; wherein the electrolysis reactor comprises: (ii) the ion-exchange membrane; (i) the anode, which comprises an anode catalyst layer applied to a first surface of (ii) the ion-exchange membrane; an electrically conductive structure for providing a space for the flow of the electrolytic solution; and a current collector in which a flow path for supplying reactants of the water and metal cations and a flow path for releasing the products are formed; and (iii) the cathode, which comprises a cathode catalyst layer applied to a second surface of (ii) the ion-exchange membrane; (iv) the gas diffusion layer; and a current collector in which a flow path for supplying reactants of the carbon dioxide and a flow path for releasing the products are formed; wherein the water which moves from the anode to the cathode through the ion-exchange membrane, the water vapor in the carbon dioxide-containing gas, or both forms a water film on the surface of a cathode catalyst layer; wherein the cathode catalyst layer has a particulate structure or a porous structure, and the cathode catalyst layer is configured to promote formation of the water film on the surface of the cathode catalyst layer; wherein the electrolytic solution to be supplied to the anode is the aqueous solution of a Group I metal salt at a concentration of 0.
이산화탄소로부터 탄산염 및/또는 개미산염을 제조하는 장치 및 방법본 발명은 이산화탄소로부터 탄산염 및/또는 개미산염을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.본 발명에 따른 이산화탄소(CO2)로부터 탄산염 및/또는 개미산염을 제조하는 장치는 (i) 전해액으로 I족 금속염 수용액을 수용하는 애노드, (ii) I족 금속염 유래 금속 양이온 및 물을 애노드에서 캐소드로 이동시킬 수 있는 이온교환막, (iii) 캐소드 및 (iv) 캐소드에 이산화탄소 함유 기체를 공급하는 기체확산층을 포함하는 전기분해 반응기; 애노드 및 캐소드 사이에 전압을 인가하는 전원 공급부; 애노드에서 형성된 생성물 중 전해액을 회수하기 위한 제1 기액분리장치; 캐소드에서 형성된 생성물 중 탄산염 및/또는 개미산염을 회수하기 위한 제2 기액분리장치; 제1 기액분리장치에서 회수된 전해액의 pH를 측정하는 pH 미터; 제1 기액분리장치에서 회수된 전해액 및 상기 전해액의 pH에 따라 보충된I족 금속염 수용액을 상기 애노드에 공급하는 제1 반응물공급부; 및 상기 캐소드에 이산화탄소 또는 이산화탄소와 수증기 함유 혼합기체를 공급하는 제2 반응물공급부를 구비하며, 상기 애노드와 캐소드 사이에 전압 인가시, 애노드에서는 물이 전기 분해되어 수소이온, 산소, 전자가 발생하고, 수소이온은 I족 금속염 중 금속양이온과 치환되며, 이때 생성된 금속 양이온이 이온교환막을 통해 캐소드로 이동하고 전자는 외부 도선을 통해 캐소드로 이동하며, 캐소드에서 이산화탄소, 물, 상기 금속 양이온 및 전자가 반응하여 탄산염 및/또는 개미산염을 생성한다.이산화탄소(CO2)로부터 탄산염, 개미산염 또는 둘 다를 제조하는 장치에 있어서,(i) 전해액으로 I족 금속염 수용액을 수용하는 애노드, (ii) I족 금속염 유래 금속 양이온 및 물을 애노드에서 캐소드로 이동시킬 수 있는 이온교환막, (iii) 캐소드 및 (iv) 캐소드에 이산화탄소 함유 기체를 공급하는 기체확산층을 포함하는 전기분해 반응기; 애노드 및 캐소드 사이에 전압을 인가하는 전원 공급부; 애노드에서 형성된 생성물 중 전해액을 회수하기 위한 제1 기액분리장치;캐소드에서 형성된 생성물 중 탄산염, 개미산염 또는 둘 다를 회수하기 위한 제2 기액분리장치;제1 기액분리장치에서 회수된 전해액의 pH를 측정하는 pH 미터;제1 기액분리장치에서 회수된 전해액 및 상기 전해액의 pH에 따라 보충된 I족 금속염 수용액을 상기 애노드에 공급하는 제1 반응물공급부; 및상기 캐소드에 이산화탄소 또는 이산화탄소와 수증기 함유 혼합기체를 공급하는 제2 반응물공급부를 구비하는 장치로서,상기 애노드와 캐소드 사이에 전압 인가시, 애노드에서는 물이 전기 분해되어 수소이온, 산소, 전자가 발생하고, 수소이온은 I족 금속염 중 금속양이온과 치환되며, 이때 생성된 금속 양이온이 이온교환막을 통해 캐소드로 이동하고 전자는 외부 도선을 통해 캐소드로 이동하며,애노드로부터 물을 이동시킬 수 있는 이온교환막을 통해 캐소드로 이동한 물이 캐소드 촉매층 표면에서 수막을 형성하며,캐소드 촉매층에서 상기 수막에 용해된 이산화탄소, 물, 상기 금속 양이온 및 전자가 반응하여 탄산염, 개미산염 또는 둘 다를 생성하는 것이 특징인 이산화탄소(CO2)로부터 탄산염, 개미산염 또는 둘 다를 제조하는 장치.