本發明屬于電化學。更具體地，本發明涉及一種太陽能驅動海水電解制氫的系統。
背景技術：
1、隨著全球水資源日益緊張和化石能源的不斷枯竭，人類社會面臨著能源危機與環境污染的雙重挑戰。氫氣因其燃燒熱值高、能量密度大且產物無污染等優勢，被視為化石燃料最具潛力的替代燃料。
2、目前工業制氫主要依賴蒸汽甲烷重整和煤氣化等傳統工藝，不僅消耗大量的化石能源，還會伴隨嚴重的二氧化碳排放，難以滿足綠色可持續發展的要求。因此，開發清潔、高效的制氫技術成為當前研究的重要方向。
3、電解水制氫作為環境友好的制氫技術備受關注。水電解法雖然溫和且清潔，但其仍然存在不足，例如，淡水資源緊缺，電解水制氫中析氧反應與析氫反應耦合需要1.23?v電壓，熱力學勢壘高。陽極產物氧氣經濟價值低，降低了整體工藝的經濟性。
4、為了解決淡水資源不足的問題，采用電解海水替代淡水制氫的技術逐漸受到人們的重視。相較于稀缺的淡水資源，海水因其儲量豐富和電導率高等特點，成為電解制氫的可能替代原料。但電解海水技術仍然面臨發展瓶頸，例如海水中高濃度氯離子在陽極易被氧化為氯氣、次氯酸根等強氧化性副產物，不僅腐蝕電極材料，還會破壞電解槽密封結構和下游氣液分離設備。鈣、鎂等離子在陰極堿性環境下形成氫氧化物沉淀覆蓋電極表面，并可能堵塞電解槽流道，引發局部高壓的安全風險。
5、為了解決電解水制氫能耗高的問題，可以將動力學惰性的析氧反應從整體水解工藝中解耦。例如，將有機分子氧化反應與陰極的半反應即析氫反應耦合，能夠實現降低電解槽電壓，同時還能生產有價值的陽極產物，提高電解水制氫的經濟可行性。
6、在能源供給方面，將電解水制氫與可再生能源深度結合，通過可再生能源轉換的電能為電解水制氫提供外部動力，可實現綠色生產氫氣。例如，采用光伏發電與制氫結合的轉換模式契合全球綠色氫能發展戰略。但是光伏發電的轉換效率與制氫設備的轉換效率不匹配會制造能源損耗增加。
技術實現思路
1、為了至少解決如上所提到的一個或多個技術問題，本發明提供了一種太陽能驅動海水電解制氫的系統，包括：光伏單元和海水電解單元，海水電解單元包括用質子交換膜分隔的陽極室和陰極室；陽極室裝載有陽極電解液和陽極電極；陰極室裝載有陰極電解液和陰極電極；陽極電解液為含有甲醛的堿海水；陰極電解液為堿海水；陽極電極包括銅基電催化劑；陰極電極包括析氫電催化劑；光伏單元的正極連接所述陽極電極，光伏單元的負極連接陰極電極。
2、根據本發明的一個實施方式，光伏單元的最大功率的輸出電壓為海水電解單元的工作電壓。
3、根據本發明的一個實施方式，光伏單元的最大功率區間中至少存在一個功率值，使得光伏單元的輸出電壓為海水電解單元的工作電壓。
4、根據本發明的一個實施方式，光伏單元的最大功率區間為最大功率的90%~100%。
5、根據本發明的一個實施方式，堿海水為向天然海水中加入含氫氧根的堿性溶液，過濾去除沉淀物得到的濾液。
6、根據本發明的一個實施方式，含氫氧根的堿性溶液包括氫氧化鉀。
7、根據本發明的一個實施方式，堿海水為氫氧化鉀濃度為1~?9?mol/l的海水溶液；
8、陽極電解液中甲醛濃度為0.2?~?1.8?mol/l。
9、根據本發明的一個實施方式，堿海水為氫氧化鉀濃度為5mol/l的海水溶液；
10、所述陽極電解液中甲醛濃度為1?mol/l。
11、根據本發明的一個實施方式，陽極電極為負載鎳摻雜銅電催化劑、cuag催化劑、cumo催化劑、cu催化劑任一催化劑的泡沫銅、泡沫鎳、泡沫鈦、ito玻璃、鎳片、鈦片、不銹鋼片中的任一種導電基底；陰極電極為析氫電催化劑，陰極電極為鉑碳、鉑片、錸、鈀、銠等。
12、根據本發明的一個實施方式，通過向天然海水中加入氫氧化鉀，過濾去除沉淀物得到堿海水。
13、根據本發明的一個實施方式，陽極電極由泡沫銅、泡沫鈦、ito玻璃、鎳片、鈦片以及不銹鋼片中的任一種導電基底負載cu催化劑、cumo催化劑、cuag催化劑中的任一催化劑構成。
14、根據本發明的一個實施方式，陰極為鉑片、pd、rh、re、鉑碳電極中的任一種。
15、根據本發明的一個實施方式，銅基電催化劑為由鎳和銅組成的合金，鎳原子占比為6%摩爾比，銅原子占比為94%摩爾比，銅基電催化劑為cu0.94ni0.06電催化劑。
16、根據本發明的一個實施方式，cu0.94ni0.06電催化劑負載在導電基底上，導電基底選自泡沫銅、泡沫鎳、泡沫鈦、ito玻璃、鎳片、鈦片以及不銹鋼片中的任一種，優選的，導電基底為泡沫銅。
17、根據本發明的一個實施方式，cu0.94ni0.06電催化劑中的銅原子和鎳原子均勻分布。
18、根據本發明的一個實施方式，cu0.94ni0.06電催化劑呈長度為6~8微米的樹枝狀形貌。
19、根據本發明的另一個方面，本發明還提供了一種銅基電催化劑的制備方法，包括配置電解質水溶液步驟，電解質水溶液中硫酸銅與硫酸鎳的摩爾比為7：3。
20、根據本發明的一個實施方式，電解質水溶液中還包括硫酸和檸檬酸鈉，電解質水溶液包括：0.5~3?mol/l硫酸，0.05~0.2?mol/l檸檬酸鈉，0.0175~0.28?mol/l硫酸銅，0.0075~0.12?mol/l硫酸鎳。
21、根據本發明的一個實施方式，銅基電催化劑的制備方法還包括：配置電解質水溶液步驟中，向電解質水溶液中通入氮氣以去除氧氣；以工作電極、對電極和參比電極構建三電極電化學體系；將三電極置于所述電解質水溶液中，對工作電極施加恒定電位進行電化學沉積，得到沉積在工作電極表面的cu0.94ni0.06電催化劑。
22、根據本發明的一個實施方式，以鉑片作為對電極，以飽和甘汞電極作為參比電極構建三電極電化學體系，對工作電極施加相對于參比電極的恒定電位-1.0~-3.0v進行電化學沉積1~15分鐘。
23、在本發明中，通過將光伏單元和海水電解單元串聯，顯著降低海水電解單元的用電成本。通過鎳摻雜銅催化劑對甲醛氧化析氫反應特異性電催化，實現甲醛氧化制氫與析氫反應耦合聯用，使氫氣產量倍增。通過鎳摻雜銅催化劑降低過電位，從而降低能耗。通過在陽極同步生產高附加值甲酸鹽，進一步降低成本。通過在電解液中添加氫氧化鉀，避免了海水中的鈣鎂離子對電解的影響。通過鎳摻雜銅催化劑對甲醛氧化析氫反應特異性電催化，避免氯離子影響直接電解海水制氫。通過直接電解海水，減少了海水淡化成本。
1.一種太陽能驅動海水電解制氫系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的太陽能驅動海水電解制氫系統，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的太陽能驅動海水電解制氫系統，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的太陽能驅動海水電解制氫系統，其特征在于，
5.根據權利要求1所述的太陽能驅動海水電解制氫系統，其特征在于，
6.根據權利要求5所述的太陽能驅動海水電解制氫系統，其特征在于，所述含氫氧根的堿性溶液包括氫氧化鉀。
7.根據權利要求1所述的太陽能驅動海水電解制氫系統，其特征在于，
8.根據權利要求1所述的太陽能驅動海水電解制氫系統，其特征在于，
9.根據權利要求1-8中任意一項所述的太陽能驅動海水電解制氫系統，其特征在于，
10.根據權利要求9所述的太陽能驅動海水電解制氫系統，其特征在于，
11.根據權利要求9所述的太陽能驅動海水電解制氫系統，其特征在于，
12.根據權利要求9所述的太陽能驅動海水電解制氫系統，其特征在于，