可逆固體氧化物電池（RSOC）是一種綠色高效的全固態結構電化學能量轉化裝置。在固體氧化物燃料電池（SOFC）工作模式下，它可以將碳氫燃料和氧化劑中的化學能在不經過燃燒環節的情況下直接、清潔、高效地轉變為電能，發電效率可達60%，熱電聯供效率則能超過80%；在固體氧化物電解池（SOEC）工作模式下，也可以90%以上的電效率將可再生能源轉化為化學能進行儲存，除了用于大規模制備高純氫氣，還可以將CO₂的高效轉化為CO，是一種真正的“負碳技術”。

可逆固體氧化物電池的工作原理

目前應用最多的可逆固體氧化物電池為平板式結構，核心組成部件包括致密電解質、多孔的燃料電極與氧電極。實際應用中，對RSOC的電解質的要求為在工作溫度范圍（650~850℃）內，在氧化與還原氣氛下都需要保持化學性質的穩定性，具有足夠高的氧離子導電能力與非常低的電子電導率。迄今為止，具有螢石結構的穩定氧化鋯材料是RSOC中研究最多、應用最為廣泛的電解質體系，氧化釔穩定的氧化鋯(3YSZ、5YSZ和8YSZ)、氧化鈧與氧化鈰穩定的氧化鋯（10Sc1CeSZ）均得到了實用驗證。由于RSOC電池的高溫運行環境會導致電池和電池堆部件容易出現性能衰減甚至失效問題，因此RSOC技術的中低溫化是其發展的重要方向，這對氧化鋯基電解質材料的粉體也提出了更高的要求。

常用的平板式結構電池

在RSOC電池的多孔燃料電極制備過程中，通常將摻雜氧化鋯YSZ與Ni金屬復合用于制備燃料極支撐體及功能層，金屬相能夠提供電子電導，氧化鋯相則提供離子電導并能抑制Ni顆粒的燒結團聚。優化RSOC電池的燃料電極的微觀組成可以提高全電池的輸出性能及其穩定性，因此也需要不同規格的氧化鋯體系粉體。摻雜的氧化鋯材料也常被用來與LaMnO₃體系進行混合制作RSOC電池的復合氧電極，氧化鋯相的加入同樣也能提高氧電極的離子電導率。

目前國內外數十家公司都在RSOC領域有所布局，這個領域正在一步步打開市場，氧化鋯基材料在該領域的應用前景也越來越廣闊。可逆固體氧化物電池的最新發展對于氧化鋯粉體材料的制備和應用提出了哪些要求，以及未來將往何種方向發展等，都是行業內密切關注的熱點。

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報告人簡介

中國科學院上海應用物理研究所 關成志博士

關成志，男，中國科學院上海應用物理研究所副研究員，中國科學院大學博士，中國科學院青年創新促進會會員。主要研究方向為固體氧化物燃料電池與電解池技術及應用。主持或參與承擔各類科研項目10余項，申請發明專利20余件，發表科研論文20余篇。

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