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| 內容簡介： |
本书基于国家重点研发计划“CO2 近零排放的煤气化发电技术”研究成果，系统梳理了SOEC技术的理论基础、国内外关键材料研发动态及应用现状，总结了SOEC技术从材料开发到工程化应用的全链条技术研究成果，主要包括钙钛矿氢电极、氧电极材料、对称电极材料及其在SOEC水电解、水和二氧化碳共电解中的应用性能，玻璃-陶瓷复合密封材料及铁素体不锈钢连接体表面涂层的改性，从单电池到电堆的全流程设计开发，千瓦级SOEC电堆的示范案例，多尺度、多物理场耦合模型在SOEC模拟中的应用以及不同工况下SOEC性能预测及优化策略。最后总结了SOEC在新型电力系统“源网荷”各环节的应用场景，提出SOEC在绿氢制备、化工原料合成、储能调峰等领域的差异化发展路径。同时，本书从政策机制、标准体系、产业链协同等维度，提出SOEC技术规模化发展的战略建议。本书兼具学术性与工程指导价值，具有系统性强、前沿性突出、实践及策略双重导向等特色。
本书适合能源材料、电化学、化工等领域的科研人员、工程师及研究生阅读，也可作为高等院校相关专业的课程教学参考书。
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| 目錄：
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第1章绪论1
1.1固体氧化物电解池结构和工作原理3
1.2固体氧化物电解池关键材料4
1.2.1电解质材料4
1.2.2氧电极材料7
1.2.3氢电极材料8
1.2.4提升钙钛矿电极催化活性新方法12
1.3固体氧化物电解池密封材料15
1.3.1密封材料性能要求17
1.3.2密封材料研究现状17
1.4固体氧化物电解池连接体材料26
1.4.1陶瓷连接体材料26
1.4.2合金连接体材料27
1.4.3合金连接体涂层材料29
1.5SOEC技术应用现状及发展前景34
1.5.1SOEC技术应用发展历程及研究进展35
1.5.2SOEC技术应用前景及挑战48
第2章SOEC电极材料50
2.1氢电极材料51
2.1.1Sr2(Fe，Co，Ni，Cu)NbO6氢电极材料51
2.1.2La0.9Sr0.1Fe0.9Nb0.1O3-δ氢电极材料54
2.2Ba0.95La0.05FeO3-δ（BLF）氧电极材料56
2.2.1物相结构分析56
2.2.2电导率分析58
2.3对称电极材料60
2.3.1对称性La0.4Sr0.6Co0.2Fe0.7Nb0.1O3-δ（LSCFN）电极60
2.3.2对称性Sr2Fe1.3Co0.2Mo0.5O6-δ（SFCM）电极67
2.3.3对称性La0.5Sr0.5Fe0.8Ni0.1Nb0.1O3-δ（LaSFNiNb）电极71
第3章SOEC电解性能表征77
3.1SOEC电解水性能78
3.1.1LSFN氢电极电池高温电解水性能测试78
3.1.2SFCM单电池电解H2O的性能测试81
3.1.3LaSFNiNb对称电解池电解水性能测试84
3.2SOEC电解二氧化碳性能86
3.2.1GDC-LSCFN对称电池电解CO2性能86
3.2.2LSCFN浸渍Co金属纳米颗粒电解CO2性能92
3.2.3LSCFN浸渍Fe金属纳米颗粒电解CO2性能95
3.2.4LSCFN浸渍CoFe金属纳米颗粒电解CO2性能97
3.2.5阴极气氛组成调节强化CO2电解99
3.2.6SFCM单电池电解CO2的性能测试101
3.2.7LaSFNiNb对称电解池电解CO2性能测试103
3.3SOEC二氧化碳、水共电解性能104
3.3.1H2O与CO2共电解强化电解性能104
3.3.2CH4部分氧化辅助强化H2O/CO2共电解107
3.3.3SOFC尾气辅助强化H2O/CO2共电解110
3.3.4LSFN氢电极电池H2O/CO2高温共电解性能测试115
3.3.5SFCM单电池CO2/H2O共电解的电化学性能研究118
3.3.6LaSFNiNb电解池不同H2O/CO2比例共电解性能测试121
第4章SOEC密封及连接体涂层材料124
4.1密封材料125
4.1.1长石基硅酸盐玻璃125
4.1.2Al2O3复合长石基硅酸盐玻璃127
4.1.3Al2O3复合玻璃密封材料与涂层连接体在氧化和还原气氛中的化学相容性131
4.2连接体涂层材料133
4.2.1锰钴涂层沉积工艺对比研究133
4.2.2铈掺杂锰钴尖晶石涂层制备技术研究142
4.2.3涂层规模化制备及性能验证147
第5章SOEC电堆制备及性能表征154
5.1电池及电堆结构设计154
5.1.1单元电池开发154
5.1.2高可靠电池堆设计及连接体加工155
5.1.3自修复玻璃密封材料及技术157
5.1.4涂层工艺157
5.1.5电池堆结构设计及装配159
5.2电堆电解性能162
5.3千瓦级系统构建166
5.4千瓦级SOEC现场测试验证168
第6章SOEC电堆模拟与仿真170
6.1SOEC电极尺度模拟与仿真171
6.2SOEC单电池模拟与仿真175
6.3SOEC系统级模拟与仿真181
第7章SOEC应用场景及发展目标191
7.1固体氧化物电池应用场景192
7.1.1电源侧应用193
7.1.2电网侧应用194
7.1.3负荷侧应用194
7.1.4离网侧应用195
7.2SOFC/SOEC战略重点任务与实施路径195
7.2.1SOFC/SOEC发展目标196
7.2.2SOFC/SOEC战略重点任务197
7.2.3面向2035的重大工程与工程科技专项197
7.3总结与展望198
参考文献200
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| 內容試閱：
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能源是人类社会可持续发展的核心。在“双碳”目标驱动下，全球能源体系正经历从化石能源向清洁能源的深刻转型。氢作为清洁、高效的二次能源载体，正成为未来能源体系的重要组成部分，其高效制备技术是突破能源瓶颈的关键。固体氧化物电解池（solid oxide electrolysis cell，SOEC）凭借高温高效、原料适应性强、可逆运行等优势，被视为电解水制氢、二氧化碳共电解等领域的颠覆性技术。然而，SOEC技术的商业化进程仍面临材料稳定性、系统集成度及经济性等多重挑战。
本书基于国家重点研发计划“CO2 近零排放的煤气化发电技术”（2017YFB0601900）相关成果，系统梳理了SOEC技术的科学原理、关键材料研发动态及SOEC技术应用现状，阐述了SOEC技术从材料开发到工程化应用的全链条技术研究成果（涵盖关键材料设计开发、电堆性能优化及系统模拟仿真），提出了SOEC在新型电力系统“源、网、荷”各环节的应用场景，为高温电化学制氢技术的产业化提供从基础研究到工程应用的理论支撑与实践知识体系。
本书第1章以全局视角剖析SOEC技术的核心要素，通过对全球SOEC技术现状的综述，揭示了材料创新与系统集成的协同发展路径。第2章详细讨论了钙钛矿氢电极和氧电极材料的最新研发成果。第3章聚焦SOEC的电解性能优化，探讨了温度、气体组成、电极微观结构等对电解H2O及CO2性能的影响。第4章系统介绍了玻璃-陶瓷复合密封材料及铁素体不锈钢连接体表面涂层改性的研究进展。第5章介绍了从单电池到电堆的全流程设计开发成果，并展示了千瓦级SOEC电堆的示范案例及性能。第6章阐述了从电极、单电池到系统多尺度、多物理场耦合模型在SOEC模拟中的应用，探讨了不同工况下SOEC的性能预测及优化策略。第7章总结了SOEC在新型电力系统“源、网、荷”各环节的应用场景，提出SOEC在绿氢制备、化工原料合成、储能调峰等领域的差异化发展路径。结合可再生能源波动性特点，探索SOEC与光伏、风电的耦合运行模式；针对工业减碳需求，设计二氧化碳-水共电解制合成气的技术路线。同时，本书从政策机制、标准体系、产业链协同等维度，提出SOEC技术规模化发展的战略建议。
本书兼具学术性与工程指导价值，具有以下特色：系统性强，从材料到系统，覆盖SOEC全技术链；前沿性突出，引入新型电极材料、多尺度模拟、智能控制等最新研究进展；实践及策略导向，结合实验案例与工程问题，提供可落地的解决思路。本书适合能源材料、电化学、化工等领域的科研人员、工程师及研究生阅读，也可作为高等学校相关专业的课程教学参考书。希望本书能为推动SOEC技术的科学研究和产业化发展提供有益参考，并期待与读者共同探索绿色能源技术。
全书由葛奔规划统稿并完成第1～3章的编纂工作；杨志宾主要负责本书第4、5、7章的编纂工作；李文霄负责本书第6章的编纂工作。在本书的资料收集、实验验证和内容撰写过程中，周俊杰、张盼盼、李加恒、吴万喜、赵世达、王雨文等研究生亦作出了重要贡献。本书的编写也得益于国内外SOEC研究领域的众多学者与团队的开创性工作，在此致以诚挚谢意。同时，感谢化学工业出版社编辑团队的专业指导和辛勤付出，使本书得以高质量出版。
囿于著者水平以及SOEC技术的快速迭代，书中难免存在不足之处，恳请各位专家和读者批评指正。
著者
2025年8月
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