方帅帅，陈旭，李长久

(西安交通大学 金属材料强度国家重点实验室，西安 710049)

0 引言

固体氧化物燃料电解池(solid oxide electrolysis cell, SOEC)是一种把电能和热能转化为化学能的能量转换装置[1,2]。其采用的全固态结构有效解决了电解质的流失和腐蚀问题，具有能量转换效率高、清洁、无需使用贵金属作为催化剂等优点[3]。Idaho 实验室和Ceramics 公司根据模拟第四代反应堆驱动制氢试验发现，高温电解水法能量消耗比其他制氢方法更少，制氢效率可以达到45%～52%，远高于常规水电解的制氢效率[4]。Fujiwara 等[5]的研究表明，在800℃高温下SOEC与先进核能进行耦合，可以实现超过53%的热氢转化效率。因此，如果制氢能量来源由可再生能源或先进核能提供，借助SOEC 可以实现氢气的高效、清洁、大规模制备。

氢电极、电解质和氧电极是构成电解池的基本功能层。根据电池的几何设计与连接方式，固体氧化物电解池主要分为管式和平板式。其中，管式SOEC 设计为自密封，可避免热匹配引起的高温热应力，且具有串并联简单的特点，是当前最接近商业化应用的电池结构。由于电解池的电解质、氢电极、氧电极都由陶瓷构成，因此陶瓷薄膜的制备技术成为SOEC 制造的基本工艺。目前SOFC 研究的材料体系比较成熟，故SOEC 的材料体系优先借鉴SOFC 材料。

常见的陶瓷薄膜成形技术，如流延成形与丝网印刷等，因工艺简单且成熟被广泛用于SOEC的开发制造。然而其对于复杂结构的电池有一定的局限性，且存在高温烧结导致结构变化、界面元素扩散等问题。……