本發明屬于電催化電解池，更具體地，涉及一種適用于高壓體系的固態電解質反應池。
背景技術：
1、近年來，化石燃料過度消耗引發的環境污染問題日益嚴峻，發展高效清潔能源轉化技術成為關鍵。電催化技術通過電能驅動化學反應，可實現co2、h2o等原料向高附加值燃料(如乙酸、乙烯)的定向轉化，是解決能源與環境問題的有效途徑。相較于傳統電解質反應池，固態電解質體系因能直接產生高純度液相產物，避免了后續分離純化步驟，顯著降低了生產成本而備受關注。研究表明加壓操作可有效提升反應物傳質速率、優化催化劑表面吸附行為，特別在co2還原等涉及氣態原料的反應中，加壓技術已被證實可使產率提升2-3個數量級。但現有固態電解質反應池局限于常壓體系運行，其核心瓶頸在于高壓環境下固態電解質易發生界面分層、氣體擴散電極和離子交換膜易發生機械形變等問題，導致反應體系失穩，目前尚未報道能穩定運行0.5mpa以上壓力環境且保持長期氣-液-固三相界面穩定的固態電解質反應池報道，該技術空白嚴重制約了高效電催化系統的開發進程。
技術實現思路
1、針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種適用于高壓體系的固態電解質反應池，旨在解決現有固態電解質反應池無法在高壓體系下保持界面穩定的問題。
2、為實現上述目的，本發明提供了一種適用于高壓體系的固態電解質反應池，包括：氣室、固態電解質室、陽極室、第一電極、陰離子交換膜、第一墊片、第二墊片、陽離子交換膜和第二電極；所述固態電解質室位于氣室和陽極室之間，所述氣室和固態電解質室之間依次設置第一電極、陰離子交換膜、第一墊片，固態電解質室和陽極室之間依次放置第二墊片、陽離子交換膜、第二電極；所述氣室包括進氣孔和出氣孔，從進氣孔進入的大部分氣體通過出氣孔直接排出氣室外，剩余氣體通過氣孔到達第一電極處參與催化反應；固態電解質室開有陰極液流入口和陰極液流出口；陽極室開有陽極液流入口和陽極液流出口；各個零部件接觸部分均設有密封圈槽，通過密封圈緊固形成封閉耐壓體系；
3、工作時，陰極液從陰極液流入口進入，反應氣體從進氣口進入，通過氣孔到達第一電極，在第一電極表面處陰極催化劑的作用下與從固態電解質室滲透過來的水發生還原反應，生成的氣體產物隨著過量的反應氣體從氣孔處排出，生成的陰離子產物透過陰離子交換膜進入固態電解質室；陽極液從陽極液流入口處進入，在第二電極表面處在陽極催化劑的作用下發生氧化反應，生成的陽離子透過陽離子交換膜進入固態電解質室，生成的氣體產物隨著過量的陽極液從陽極液流出口處排出；所述陰離子和陽離子自發結合，生成目標產物，隨著過量的陰極液從陰極液流出口排出。該反應池的核心工作原理是通過外部電能驅動電化學反應，將水或二氧化碳等原料轉化為乙酸，乙醇，乙烯等化學燃料。
4、進一步的，氣室中央分別開有1個或多個進氣口和出氣口，除此之外，沒有其他微流道結構。
5、進一步的，所述第一墊片和第二墊片為ptfe墊片。第一墊片和第二墊片根據高壓密封需要，厚度在100μm-1000μm的范圍之間。
6、進一步的，所述密封圈槽包括連接氣室和固態電解質室的氣室密封圈槽和固態電解質室第一密封圈槽，連接固態電解質室和陽極室的固態電解質室第二密封圈槽和陽極室密封圈槽，反應池整體通過螺絲螺栓緊固連接。
7、進一步的，陰離子交換膜材質包括fumapem?faa-3-50、sustainion?x37-50rt和sustainion?x37-fa中的一種或多種。
8、進一步的，陽離子交換膜材質包括nafion?115、nafion?117、nafion?n212和nafion?1110中的一種或多種。
9、進一步的，陽極催化劑包括鈦氈、氧化銥、泡沫鎳和鐵鎳層狀雙金屬氫氧化物中的一種或多種；陰極催化劑包括各種可以生成多碳產物的銅基催化劑。
10、進一步的，根據實驗需要，固態電解質室厚度可調整，為1-5mm范圍內。
11、進一步的，固態電解質室中央開有10*10mm的正方形空腔放置固態電解質，材質包括苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、csxh3-xpw12o40、10wt％h3po4/聚乙烯吡咯烷酮凝膠中的一種或多種。
12、進一步的，陰極液流入口和陰極液流出口與固態電解質室空腔之間開有直徑為0.7mm的流道，用于陰極液的傳輸。
13、進一步的，陽極室中央開有微流道，在不破壞陽極催化劑結構的基礎上用于陽極液的傳輸，微通道包括蛇形微流道、直通型微流道、交指型微流道、螺旋微流道中一種或多種。
14、進一步的，所述氣室與陽極室為不銹鋼、鈦合金或哈氏合金材質，固態電解質室為聚合物。
15、通過本發明所構思的以上技術方案，與現有技術相比，本發明中高壓固態電解質反應池，滿足了高壓體系下研究固態電解質的電催化反應微觀機理的實際需求，填補了高壓固態電解質反應池的空白。其中，不銹鋼、鈦合金或哈氏合金材質和密封圈的合理應用滿足了反應池的耐壓需求；通過增加密封圈槽，以及對氣室與陽極室微流道的取舍，可以改善氣體擴散電解與離子交換膜機械損壞的難題，靈活調節固態電解質室的厚度，以適應不同種類的陰極液條件下電催化反應的正常進行，在不同壓力范圍內均可以得到穩定的高壓催化反應。
1.一種適用于高壓體系的固態電解質反應池，其特征在于，包括：氣室(1)、固態電解質室(2)、陽極室(3)、第一電極(4)、陰離子交換膜(5)、第一墊片(6)、第二墊片(7)、陽離子交換膜(8)、第二電極(9)；所述固態電解質室(2)位于氣室(1)和陽極室(3)之間，所述氣室(1)和固態電解質室(2)之間依次設置第一電極(4)、陰離子交換膜(5)、第一墊片(6)，固態電解質室(2)和陽極室(3)之間依次放置第二墊片(7)、陽離子交換膜(8)、第二電極(9)；所述氣室(1)包括進氣孔(1-1)和出氣孔(1-4)，從進氣孔(1-1)進入的大部分氣體通過出氣孔(1-4)直接排出氣室(1)，剩余氣體通過氣孔(1-2)到達第一電極(4)處參與催化反應；固態電解質室(2)開有陰極液流入口(2-1)和陰極液流出口(2-6)；陽極室(3)開有陽極液流入口(3-1)和陽極液流出口(3-4)；各個零部件接觸部分均設有密封圈槽，通過密封圈和螺栓緊固形成封閉耐壓體系；
2.根據權利要求1所述的適用于高壓體系的固態電解質反應池，其特征在于，所述第一墊片(6)和第二墊片(7)為ptfe墊片。
3.根據權利要求1所述的適用于高壓體系的固態電解質反應池，其特征在于，所述密封圈槽包括連接氣室(1)和固態電解質室(2)的氣室密封圈槽(1-3)和固態電解質室第一密封圈槽(2-2)，連接固態電解質室(2)和陽極室(3)的固態電解質室第二密封圈槽(2-3)和陽極室密封圈槽(3-2)。
4.根據權利要求1所述的適用于高壓體系的固態電解質反應池，其特征在于，所述陰離子交換膜(5)的材質包括fumapem?faa-3-50、sustainion?x37-50rt和sustainion?x37-fa中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的適用于高壓體系的固態電解質反應池，其特征在于，所述陽離子交換膜(8)的材質包括nafion?115、nafion?117、nafion?n212和nafion?1110中的一種或多種。
6.根據權利要求1所述的適用于高壓體系的固態電解質反應池，其特征在于，所述固態電解質的材質包括苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、csxh3-xpw12o40、10wt％h3po4/聚乙烯吡咯烷酮凝膠中的一種或多種。
7.根據權利要求1所述的適用于高壓體系的固態電解質反應池，其特征在于，陽極催化劑的材質包括鈦氈、氧化銥、泡沫鎳和鐵鎳層狀雙金屬氫氧化物中的一種或多種。
8.根據權利要求1所述的適用于高壓體系的固態電解質反應池，其特征在于，所述氣室(1)與陽極室(3)為不銹鋼、鈦合金或哈氏合金，固態電解質室(2)為聚合物。