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文献综述
固体氧化物电解池（SOEC）是一种将电能和热能转化为化学能的能量转换装置，它可以被看作固体氧化物燃料电池（SOFC）逆过程。
SOEC具有效率高、清洁无污染等优点，利用可再生能源的电力，SOEC可以电解CO2和/或H2O制备CO和/或H2等高价值化学原料，同时将电能转换成化学能储存。
SOEC主体部分由氧电极、燃料极以及电解质组成，多孔的SOEC 氧电极和燃料极附着在致密电解质的两侧。
其中氧电极材料是SOEC的重要组件，是O2-产生的场所，氧电极在限制电池性能方面起着重要的作用，因此，寻找和研制具有良好性能的新型氧电极材料是发展中低温SOEC的关键。
一、SOEC的基本组成 SOEC的组成和目前发展的固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cl, SOFC)基本相同.一个典型的固体氧化物电解池，其核心组成包括:电解质、阳极(也称为氧电极)和阴极（也称为氢电极)，如图2所示.中间是致密的电解质层，两边为多孔的氢电极和氧电极.电解质的主要作用是隔开空气氧气和燃料气体，并且传导氧离子.因此一般要求电解质致密且具有高的离子电导和可忽略的电子电导.电极一般为多孔结构，以增加电化学反应的三相界面，并有利于气体的扩散和传输.此外，平板式的SOEC还需要密封材料，多个单体SOEC组成电堆还需要连接体材料.按支撑体类型来分，SOEC可以分为阴极支撑、阳极支撑、电解质支撑和连接体（双极板)支撑几种类型.目前研究和应用比较多的是阴极支撑和电解质支撑.由于电解质材料的离子电导率相对较低，采用阴极支撑降低电解池层厚度可以有效减少电解池的欧姆损失;而且电解质支撑的优点在于其具有更好的长期运行稳定性和机械强度;连接体支撑的优点则在于具有良好的快速启动性能.具体采用何种支撑方式，需要根据实际的应用场景需要来定.SOEC有多种结构类型，研究较多的是管式和平板式.最早用于高温电解制氢研究的是管式构造的SOEC，其主要特点是不需要密封，且电池连接简单;但也存在能量密度低、加工成本昂贵等缺点.平板式的电解池具有高的能量密度，而且制造成本相对较低，因此近年来随着高温密封和连接体材料的技术突破，平板式的SOEC已经成为目前发展较多的构型.二、 SOEC的工作原理从反应过程上来讲，SOEC可以看作SOFC的逆运行.较高温度下(700~900c)，在SOEC两侧电极上施加一定的直流电压，H-0在阴极被还原分解产生H和o2-,o2穿过致密的固体氧化物电解质层到达阳极，在那里失去电子析出O2.阴极和阳极的半电池反应分别为: 下图为不同温度(0~1000C)常压下高温SOEC电解水蒸气制氢的能量需求图.从图上可以看出，电解水需要的△G随着温度的升高而降低;在100C时AG在整个所需能量AH中的比重约为93%，而温度升高到1000C时只有约73%l5.随着△G的降低，水的理论分解电压也随温度的升高而降低.即，从热力学角度，高的工作温度可以显著提高制氢效率.动力学方面，SOEC采用固体氧化物作为电解质，适合在高温环境下运行，其离子电导率随温度的升高而增加.而且高温能使阴极和阳极的过电位显著降低，可有效地减少电解过程的能量损失. 三、PCECs阴极发展前景在过去的几年里，在材料选择和PCECs电化学性能的改进方面有了长足的发展，并证明了其在降低温度时的快速产氢能力和高功率密度。
然而，电极材料活性和稳定性的相互关系中仍然存在一些关键的挑战，其中之一是当目前的电极材料在中温下的电极活性特别是氧电极对于水氧化反应（WOR）和氧还原反应（ORR）相对迟缓时，电池总电阻会产生很大一部分极化。
目前，PCECs中使用的氧电极是来自固体氧化物燃料电池的阴极，没有完全考虑所需的材料参数。
当工作温度降低到500 - 600℃时，氧电极对燃料电池和电解操作都有很大的极化阻力。
此外，电极的化学稳定性和电解质/电极的结合强度，特别是在高蒸汽浓度下，也会对性能耐久性提出挑战。
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