洁净煤技术

作者：冯仰光, 林科迪, 武安祺, 刘华, 林王林, 张旸, 官万兵

关键词：合成气,共电解,固体氧化物电解池,衰减机理

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（Solid Oxide Electrolysis Cell, 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SOEC 3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。

来源：2025年第4期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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