三氧化二铬改性的CoOx催化剂应用于直接电解天然海水制氢
技术领域
本发明属于电催化领域，特别是涉及一种三氧化二铬(Cr2O3)改性的CoOx催化剂应用于直接电解天然海水制氢。
背景技术
电解水作为最具前景的“绿氢”技术，发明已超过百年。然而，大规模的淡水电解会给淡水资源带来沉重的压力。联合国可持续发展目标指出，目前世界上80％以上的人口都面临着水安全的高风险。海水是地球上最丰富的自然资源之一(占世界水资源总量的96.5％)，直接电解天然海水制氢是解决全球淡水资源短缺等问题的有效策略。因此，电解海水制氢受到了学术和工业界的广泛关注。然而，直接电解天然海水制氢的实施仍然面临巨大的挑战：(1)电解制氢催化剂在近中性天然海水中活性差(反应速率慢、电流低)；(2)在阳极，有害的产氯副反应(Cl-+H2O→ClO-+2H+)会与析氧反应竞争，从而降低析氧反应的效率；(3)在阴极，伴随析氢反应中氢离子的消耗(2H2O→H2+2OH-)，金属Mg和Ca等阳离子会和过剩的氢氧根生成沉淀(如Mg(OH)2或Ca(OH)2)，堵塞阴极催化剂，导致活性降低。
目前国际上主要采用净化/脱盐等海水预处理工艺去除Cl-和金属Mg和Ca等阳离子避免氯副反应和沉淀生成，以及在净化后的海水中添加强碱来提高催化剂活性来解决上述问题。但是，海水净化/淡化系统设施投入的成本很高(>1.25US$m-3海水)，并且运行过程中需要大量的能量输入。此外，强碱添加虽然提高了电解效率，但同时也增加了海水电解制氢成本(>800US$t-1KOH)。这些都阻碍了海水电解制氢的广泛应用。
发明内容
本发明提供一种Cr2O3改性的CoOx催化剂应用于直接电解天然海水制氢，在不经过预处理和不添加强碱的天然海水中实现了大规模、低能耗和高稳定性的制氢。
