固体氧化物电解池共电解制合成气技术:结构、性能与衰减机理

冯仰光,林科迪,武安祺,等.固体氧化物电解池共电解制合成气技术:结构、性能与衰减机理[J].洁净煤技术,2025,31(4):24−36.
FENG Yangguang,LIN Kedi,WU Anqi,et al. Solid oxide electrolysis cell co-electrolysis technology for syngaspreparation: structure, performance, and degradation mechanisms[J].Clean Coal Technology,2025,31(4):24−36.

合成气是一种重要的工业原料,传统的合成气制备方法主要包括天然气重整、煤气化等,但这些方法往往伴随着高能耗、高碳排放等问题。固体氧化物电解池(SolidOxideElectrolysisCell,SOEC)共电解制备合成气因其高效、灵活、低碳排放等优势,近年来受到广泛关注。在共电解过程中,SOEC的性能衰减是一个重要问题,主要源于电极材料的烧结、电解质的结构劣化、杂质污染等因素。这些衰减机制会导致电解池的内阻增加、催化活性下降,从而降低合成气的产率、能量效率和使用寿命。SOEC的高温运行条件对材料的稳定性和耐久性提出了极高要求,开发新型耐高温、抗衰减的材料是当前研究的重点之一。描述了固体氧化物电解池(SOEC)共电解制备合成气的基本原理、热力学与动力学及其反应途径和运行条件,重点详细阐述了SOEC3种典型结构结构与共电解制合成气性能及其衰减机理,讨论了燃料极的镍迁移、镍团聚、镍氧化,空气极Sr偏析和空气极/电解质界面分层以及金属连接板材料对空气极的毒化,电解质产生孔隙和裂纹等衰减现象,并指出了基于SOEC的CO2/H2O共电解制合成气面临的挑战。总之,SOEC共电解制备合成气是一种具有广阔前景的技术,其在低碳化工和能源转型中具有重要应用潜力。通过深入研究SOEC的反应机理和衰减过程,有望推动该技术的进一步发展和应用。

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