本公开总体涉及电解碳氧化物还原领域，更具体地涉及用于电解碳氧化物反应器运行的系统和方法。
背景技术：
1、电解二氧化碳反应器必须平衡各种运行条件，例如阳极和阴极处的反应物组成，提供给阳极和阴极的电能，以及电解质、阳极和阴极的物理化学环境。平衡这些条件会对电解反应器的运行电压、法拉第产率以及在阴极处生成的产物(包括一氧化碳(co)和/或其它含碳产物(ccp)和氢气)的混合具有强烈影响。
2、本文所包含的背景和上下文描述仅用于一般地呈现本公开情景的目的。本公开的大部分内容呈现了发明人的工作，并且仅仅因为在背景部分中描述该工作或者作为本文别处的上下文呈现该工作，并不意味着承认该工作为现有技术。
技术实现思路
1、本公开的一个方面涉及一种运行膜电极组件(mea)以实现cox还原的方法。该方法包括：将包括cox的气体引入到mea的阴极并以第一电流密度向mea施加电流，从而还原cox并产生cox还原产物；以及在正常运行期间，根据电流暂停安排自动暂停施加的电流。
2、在一些实施方案中，电流暂停安排包括由电流暂停时段隔开的在第一电流密度下的电流开启时段，并且在电流暂停时段的至少一部分期间施加的电流为零或处于比第一电流密度更低的第二电流密度。
3、在一些实施方案中，电流开启(current-on)时段的持续时间在10小时和1000小时之间。在一些这样的实施方案中，电流暂停时段的持续时间在5分钟和10小时之间。
4、在一些实施方案中，电流开启时段的持续时间在1小时和10小时之间。在一些这样的实施方案中，电流暂停时段的持续时间在500微秒和20分钟之间。
5、在一些实施方案中，电流开启时段的持续时间在3分钟和1小时之间。在一些这样的实施方案中，电流暂停时段的持续时间在500微秒和10分钟之间。
6、在一些实施方案中，总的电流开启时段持续时间是总的电流暂停时段持续时间的至少三倍、至少五倍或至少十倍。根据各种实施方案，电流暂停时段持续时间和/或电流开启时段持续时间可以是恒定的或变化的。
7、在一些实施方案中，自动暂停所施加的电流包括从第一电流密度起的单一步骤。在一些实施方案中，自动暂停所施加的电流包括从第一电流密度起的多个步骤。在一些实施方案中，自动暂停所施加的电流包括从第一电流密度起的连续渐变(ramp)。
8、在一些实施方案中，自动暂停所施加的电流包括使用单一步骤返回到第一电流密度。在一些实施方案中，自动暂停所施加的电流包括使用多个步骤返回到第一电流密度。在一些实施方案中，自动暂停所施加的电流包括使用连续渐变返回到第一电流密度。
9、在一些实施方案中，自动暂停所施加的电流包括将施加的电流减小到零。在一些这样的实施方案中，将施加的电流减小到零包括使mea短路。在一些这样的实施方案中，当施加的电流为零时，mea具有开路电位。
10、在一些实施方案中，该方法还包括在暂停电流的同时停止气体的流动。在一些实施方案中，该方法还包括在暂停电流的同时维持但减少气体的流动。在一些实施方案中，该方法还包括在暂停电流的同时以相同的流量维持气体的流动。
11、在一些实施方案中，该方法还包括将阳极进料引入到mea的阳极。在一些实施方案中，该方法还包括在暂停电流的同时停止阳极进料的流动。在一些实施方案中，该方法还包括在暂停电流的同时维持但减少阳极进料的流动。在一些实施方案中，该方法还包括在暂停电流的同时以相同的流量维持阳极进料的流动。
12、在一些实施方案中，该方法还包括，在正常运行之前，执行磨合(break-in)工序，该磨合工序包括以多步骤或连续渐变施加电流至第一电流密度。在一些这样的实施方案中，该方法还包括，在磨合工序之前，执行水合操作，其中不施加电流并且将阴极气体和阳极进料分别引入mea的阴极和阳极。在一些这样的实施方案中，该方法还包括在水合时段期间将温度升高至运行温度。
13、本公开的另一方面涉及一种包括cox还原反应器和电源控制器的系统，该cox还原反应器包括一个或多个布置成堆叠体(s tack)的膜电极组件(mea)，每个mea包括：(i)阴极，该阴极包括促进碳氧化物还原的cox还原催化剂，(ii)阳极，该阳极包括促进氧化的催化剂，以及(iii)设置在阴极和阳极之间的聚合物电解质膜(pem)层；该电源控制器被配置成控制施加于cox还原反应器的电流，并且所述控制器被配置成在cox还原反应器正常运行期间根据电流暂停安排自动地暂停施加电流。
14、在一些实施方案中，电流暂停安排包括由电流暂停时段隔开的在第一电流密度下的电流开启时段，并且在电流暂停时段的至少一部分期间施加的电流为零或者处于比第一电流密度更低的第二电流密度。
15、在一些实施方案中，电流开启时段的持续时间在10小时和1000小时之间。在一些这样的实施方案中，电流暂停时段的持续时间在5分钟和10小时之间。
16、在一些实施方案中，电流开启时段的持续时间在1小时和10小时之间。在一些这样的实施方案中，电流暂停时段的持续时间在500微秒和20分钟之间。
17、在一些实施方案中，电流开启时段的持续时间在3分钟和1小时之间。在一些这样的实施方案中，电流暂停时段的持续时间在500微秒和10分钟之间。
18、在一些实施方案中，总的电流开启时段持续时间是总的电流暂停时段持续时间的至少三倍、至少五倍或至少十倍。根据各种实施方案，电流暂停时段持续时间和/或电流开启时段持续时间可以是恒定的或变化的。在一些实施方案中，自动地暂停所施加的电流包括从第一电流密度起的单一步骤。在一些实施方案中，自动地暂停所施加的电流包括从第一电流密度起的多个步骤。在一些实施方案中，自动地暂停所施加的电流包括从第一电流密度起的连续渐变。在一些实施方案中，自动地暂停所施加的电流包括使用单一步骤返回到第一电流密度。在一些实施方案中，自动地暂停所施加的电流包括使用多个步骤返回到第一电流密度。在一些实施方案中，自动地暂停所施加的电流包括使用连续渐变返回到第一电流密度。在一些实施方案中，自动地暂停所施加的电流包括将施加的电流减小到零。在一些这样的实施方案中，将施加的电流减小到零包括使mea短路。在一些这样的实施方案中，当施加的电流为零时，mea具有开路电位。
19、在一些实施方案中，该系统被配置为在正常运行之前执行磨合工序，该磨合工序包括以多个步骤或连续渐变施加电流至第一电流密度。
20、在一些实施方案中，该系统还包括阴极子系统，该阴极子系统被配置为与cox还原反应器的阴极相互作用并且包括碳氧化物流动控制器，该碳氧化物流动控制器被配置为控制碳氧化物进料流向cox反应器的阴极的流动。在一些这样的实施方案中，碳氧化物流动控制器被配置为在电流暂停期间停止碳氧化物的流动。在一些这样的实施方案中，碳氧化物流动控制器被配置为在电流暂停期间以相同或不同的流量维持碳氧化物的流动。在一些实施方案中，阴极子系统被配置为将未反应的碳氧化物从出口流可控地再循环返回mea的阴极。
21、在一些实施方案中，该系统还包括阳极子系统，该阳极子系统被配置为与cox反应器的阳极相互作用并且包括阳极水流动控制器，该阳极水流动控制器被配置为控制阳极进料流到cox反应器的阳极的流动。在一些这样的实施方案中，阳极水流动控制器被配置为在电流暂停期间停止阳极进料流的流动。在一些这样的实施例方案中，阳极水流动控制器被配置为在电流暂停期间以相同或不同的流量维持阳极进料流的流动。
22、在一些实施方案中，该系统还包括控制器，该控制器被配置为在电流暂停期间调节阳极进料流的组成。在一些实施方案中，该系统还包括背压控制器，该背压控制器被配置为维持mea的阴极侧的压力。在一些实施方案中，该系统还包括阳极水再循环回路。
23、下面将参考相关附图更详细地呈现本发明的这些和其它特征。
1.一种运行膜电极组件(mea)以实现cox还原的方法，其包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电流暂停安排包括由电流暂停时段隔开的在第一电流密度下的电流开启时段，其中在电流暂停时段的至少一部分期间施加的电流为零或者处于比第一电流密度更低的第二电流密度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中电流开启时段的持续时间在10小时和1000小时之间。
4.根据权利要求3所述的方法，其中电流暂停时段的持续时间在5分钟和10小时之间。
5.根据权利要求2所述的方法，其中电流开启时段的持续时间在1小时和10小时之间。
6.根据权利要求5所述的方法，其中电流暂停时段的持续时间在500微秒和20分钟之间。
7.根据权利要求2所述的方法，其中电流开启时段的持续时间在3分钟和1小时之间。
8.根据权利要求7所述的方法，其中电流暂停时段的持续时间在500微秒和10分钟之间。
9.根据权利要求2-8中任一项所述的方法，其中总的电流开启时段持续时间是总的电流暂停时段持续时间的至少三倍。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中电流暂停时段持续时间是恒定的并且电流开启时段持续时间是恒定的。
