2030碳达峰，2060碳中和的战略目标亟需发展“减碳、零碳”技术。煤炭等传统化石燃料的高效清洁应用，属于“减碳”技术。太阳能、风能等可再生能源的规模利用属于“零碳”技术。然而这些可再生能源的一个关键性缺点是间歇性供应。风能取决于气候条件，太阳能和潮汐能取决于时间条件。为了克服这些缺点，我们迫切需要能量转换和存储技术，其中对称固体氧化物电解池因其高效、环保和广泛的应用而备受关注。该技术可以将这些不连续的清洁能源通过电解水产氢，电解CO2产CO等高效存储起来，具有广阔的应用前景。
近日，国际知名期刊Cell旗下子刊《Matter》（IF=15.59）刊登了我院煤基燃料电池及高效制氢研究所田云峰博士、凌意瀚特聘研究员与华中科技大学池波教授、韩国蔚山科学技术研究院Prof. Guntae Kim的最新成果“对称固体氧化物电解池的研究进展与发展前景”（Progress and potential for symmetrical solid oxide electrolysis cells）。田云峰博士为第一作者，华中科技大学池波教授、中国矿业大学凌意瀚特聘研究员、韩国蔚山科学技术研究院Guntae Kim教授为共同通讯作者，中国矿业大学为第一通讯单位。
对称固体氧化物电解池（SSOEC）具有相同的阳极和阴极材料，因其制备工艺简单、成本低而备受关注。并且这些SSOEC在实际应用中更方便，不需要区分阴极和阳极。到目前为止，还没有全面的综述来总结SSOEC的最新进展。此工作重点介绍了它们的发展历史、机理、电解质、电极材料以及制备方法。介绍了降低过电位的燃料辅助SSOEC以及基于SSOEC的其他应用。此外还介绍了SSOEC未来研究的挑战和前景，在一定程度上为设计更好的商用SSOEC电极提供了重要的见解和指导。
固体氧化物电解池（SOEC）是固体氧化物燃料电池（SOFC）的逆过程，图一所示，SOEC通过电解H2O产生氢气，通过电解CO2减少CO2排放，并对H2O/CO2进行共电解以产生用于化工生产的H2/CO合成气。其产品可应用于炼钢、化工、农业、航空航天和医疗等众多领域。而对称固体氧化物电解池（SSOEC）又因为结构差别与传统的SOEC相比有较大优势。
文中论述了SSOEC的电解质、电极材料的要求和选择以及目前的发展研究现状，电极材料分为ABO3、AA’B2O6结构和层状钙钛矿氧化物以及尖晶石氧化物四种结构（图二a所示）。并且总结了可逆对称固体氧化物电解池(Reversible SSOECs)、质子传导对称固体氧化物电解池(H-SSOECs)、燃料辅助对称固体氧化物电解池的发展现状及基于SSOEC的其它应用。最后从提高电池性能（图二b）、防止电池衰减、研究反应机理和开发潜在应用四个方面对SSOEC未来的发展做出了展望。
该课题得到国家重点研发计划(2020YFB1506304)、国家自然科学基金(52172199、52072135、52002121)、中央高校基础研究基金(2021QN1111)、国家留学基金委员会(201806160178)、教育部功能材料绿色制备与应用重点实验室，江苏省煤基温室气体控制与利用重点实验室(2020KF04)，教育部绿色化工重点实验室开放项目(GCP202118)的支持。同时还得到了中国矿业大学实验室开放基金“大型仪器设备开放共享基金”的资助。
该论文的原文链接：https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(21)00575-0
凌意瀚研究员课题组网站链接：煤基燃料电池及高效制氢研究所(x-mol.com)
