本发明提供了一种模块化膜隔离碳解吸装置、碳捕集系统、方法及应用；所述模块化膜隔离碳解吸装置包括电解槽，所述电解槽中设有多个阴离子交换膜，所述电解槽通过所述多个阴离子交换膜分隔形成多个电解单元；各所述电解单元中均设有电极，相邻所述电解单元中所述电极的极性相反；其中，具有阳性电极的所述电解单元为阳极电解单元，具有阴性电极的所述电解单元为阴极电解单元。本发明能够降低碳解吸过程中的热量流失，且能够实现阳性电极的双面溶解和阴性电极的双面沉积，并提升碳解吸过程中的电解效率。