固体氧化物电解槽共电解H<sub>2</sub>O/CO<sub>2</sub>的多物理场研究

孙孚; 张景皓; 薛俊庆; 侯杰; 杨应举; 邹春; 刘晶

doi:10.16056/j.2096-7705.2026.02.002

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固体氧化物电解槽共电解H₂O/CO₂的多物理场研究

更新时间：2026-09-22

- 固体氧化物电解槽共电解H₂O/CO₂的多物理场研究
- Vol. 18, Issue 2, Pages: 13-20+28+157(2026)
- 作者机构：
  
  1. 华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧与低碳利用全国重点实验室
  2. 山东中兴碳素有限责任公司
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.16056/j.2096-7705.2026.02.002
  CLC： TQ151;X701
- Published：2026
- 稿件说明：
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孙孚, 张景皓, 薛俊庆, et al. 固体氧化物电解槽共电解H₂O/CO₂的多物理场研究[J]. 2026, 18(2): 13-20+28+157. DOI: 10.16056/j.2096-7705.2026.02.002.
DOI：

孙孚, 张景皓, 薛俊庆, et al. 固体氧化物电解槽共电解H₂O/CO₂的多物理场研究[J]. 2026, 18(2): 13-20+28+157. DOI: 10.16056/j.2096-7705.2026.02.002. DOI：

摘要

为探究固体氧化物电解槽（solid oxide electrolysis cell

SOEC）的H

O/CO

共电解性能并优化工艺参数，本文建立了包含阴极流道、多孔镍-钇稳定的氧化锆阴极（nickel-yttrium stabilized zirconia

Ni-YSZ）、钇稳定的氧化锆（yttrium stabilized zirconia

YSZ）电解质、多孔镧锰酸锶La

1-x

MnO

3-δ

钇稳定的氧化锆（lanthanum strontium manganate-yttrium stabilized zirconia

LSM-YSZ）阳极及阳极流道的SOEC多物理场模型，研究了电极活性比表面积、工作电压、入口气体温度对H

O/CO

共电解性能的影响规律。结果表明，增大电极活性比表面积可以提升SOEC的CO

O共电解性能，但当电极活性比表面积增大到2×10～5m

-1

以后，CO

O共电解性能逐渐趋于稳定。工作电压高于热中性电压时，电解槽温度升高；虽然在电压为1.5 V的条件下CO

转化率接近1，但法拉第效率与能量效率却降低。此外，虽然提升入口温度、电流密度助于反应，但反应物快速消耗会导致电流密度衰减。经参数优化后，SOEC的最佳运行参数为电极活性比表面积2.5×10～5m

-1

、入口温度1 323 K、工作电压1.4 V，系统的能量效率、CO法拉第效率和CO

转化率分别为57%、35%和80%，可为SOEC的CO

电解工业化应用提供理论支撑。

Abstract

关键词

Keywords

references

Theis Løye Skafte,Peter Blennow,Johan Hjelm,Christopher Graves.Carbon deposition and sulfur poisoning during CO 2 electrolysis in nickel-based solid oxide cell electrodes[J].Journal of Power Sources,2018.

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苏春丽,牛清河,吴建勋.“双碳”背景下太阳能电站与荒漠化防治协同发展路径[J].能源研究与管理,2025(02).

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杨军,张杰,王斌,王睿,张越峰.氢气存储与加注设备技术现状及发展趋势[J].能源研究与管理,2026(01).

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DOI：10.16056/j.2096-7705.2026.02.002

摘要

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固体氧化物电解槽共电解H₂O/CO₂的多物理场研究