本书基于国家重点研发计划“CO2 近零排放的煤气化发电技术”研究成果，系统梳理了SOEC技术的理论基础、国内外关键材料研发动态及应用现状，总结了SOEC技术从材料开发到工程化应用的全链条技术研究成果，主要包括钙钛矿氢电极、氧电极材料、对称电极材料及其在SOEC水电解、水和二氧化碳共电解中的应用性能，玻璃-陶瓷复合密封材料及铁素体不锈钢连接体表面涂层的改性，从单电池到电堆的全流程设计开发，千瓦级SOEC电堆的示范案例，多尺度、多物理场耦合模型在SOEC模拟中的应用以及不同工况下SOEC性能预测及优化策略。最后总结了SOEC在新型电力系统“源网荷”各环节的应用场景，提出SOEC在绿氢制备、化工原料合成、储能调峰等领域的差异化发展路径。同时，本书从政策机制、标准体系、产业链协同等维度，提出SOEC技术规模化发展的战略建议。本书兼具学术性与工程指导价值，具有系统性强、前沿性突出、实践及策略双重导向等特色。 本书适合能源材料、电化学、化工等领域的科研人员、工程师及研究生阅读，也可作为高等院校相关专业的课程教学参考书。

第1章绪论1 1.1固体氧化物电解池结构和工作原理3 1.2固体氧化物电解池关键材料4 1.2.1电解质材料4 1.2.2氧电极材料7 1.2.3氢电极材料8 1.2.4提升钙钛矿电极催化活性新方法12 1.3固体氧化物电解池密封材料15 1.3.1密封材料性能要求17 1.3.2密封材料研究现状17 1.4固体氧化物电解池连接体材料26 1.4.1陶瓷连接体材料26 1.4.2合金连接体材料27 1.4.3合金连接体涂层材料29 1.5SOEC技术应用现状及发展前景34 1.5.1SOEC技术应用发展历程及研究进展35 1.5.2SOEC技术应用前景及挑战48 第2章SOEC电极材料50 2.1氢电极材料51 2.1.1Sr2(Fe,Co,Ni,Cu)NbO6氢电极材料51 2.1.2La0.9Sr0.1Fe0.9Nb0.1O3-δ氢电极材料54 2.2Ba0.95La0.05FeO3-δ（BLF）氧电极材料56 2.2.1物相结构分析56 2.2.2电导率分析58 2.3对称电极材料60 2.3.1对称性La0.4Sr0.6Co0.2Fe0.7Nb0.1O3-δ（LSCFN）电极60 2.3.2对称性Sr2Fe1.3Co0.2Mo0.5O6-δ（SFCM）电极67 2.3.3对称性La0.5Sr0.5Fe0.8Ni0.1Nb0.1O3-δ（LaSFNiNb）电极71 第3章SOEC电解性能表征77 3.1SOEC电解水性能78 3.1.1LSFN氢电极电池高温电解水性能测试78 3.1.2SFCM单电池电解H2O的性能测试81 3.1.3LaSFNiNb对称电解池电解水性能测试84 3.2SOEC电解二氧化碳性能86 3.2.1GDC-LSCFN对称电池电解CO2性能86 3.2.2LSCFN浸渍Co金属纳米颗粒电解CO2性能92 3.2.3LSCFN浸渍Fe金属纳米颗粒电解CO2性能95 3.2.4LSCFN浸渍CoFe金属纳米颗粒电解CO2性能97 3.2.5阴极气氛组成调节强化CO2电解99 3.2.6SFCM单电池电解CO2的性能测试101 3.2.7LaSFNiNb对称电解池电解CO2性能测试103 3.3SOEC二氧化碳、水共电解性能104 3.3.1H2O与CO2共电解强化电解性能104 3.3.2CH4部分氧化辅助强化H2O/CO2共电解107 3.3.3SOFC尾气辅助强化H2O/CO2共电解110 3.3.4LSFN氢电极电池H2O/CO2高温共电解性能测试115 3.3.5SFCM单电池CO2/H2O共电解的电化学性能研究118 3.3.6LaSFNiNb电解池不同H2O/CO2比例共电解性能测试121 第4章SOEC密封及连接体涂层材料124 4.1密封材料125 4.1.1长石基硅酸盐玻璃125 4.1.2Al2O3复合长石基硅酸盐玻璃127 4.1.3Al2O3复合玻璃密封材料与涂层连接体在氧化和还原气氛中的化学相容性131 4.2连接体涂层材料133 4.2.1锰钴涂层沉积工艺对比研究133 4.2.2铈掺杂锰钴尖晶石涂层制备技术研究142 4.2.3涂层规模化制备及性能验证147 第5章SOEC电堆制备及性能表征154 5.1电池及电堆结构设计154 5.1.1单元电池开发154 5.1.2高可靠电池堆设计及连接体加工155 5.1.3自修复玻璃密封材料及技术157 5.1.4涂层工艺157 5.1.5电池堆结构设计及装配159 5.2电堆电解性能162 5.3千瓦级系统构建166 5.4千瓦级SOEC现场测试验证168 第6章SOEC电堆模拟与仿真170 6.1SOEC电极尺度模拟与仿真171 6.2SOEC单电池模拟与仿真175 6.3SOEC系统级模拟与仿真181 第7章SOEC应用场景及发展目标191 7.1固体氧化物电池应用场景192 7.1.1电源侧应用193 7.1.2电网侧应用194 7.1.3负荷侧应用194 7.1.4离网侧应用195 7.2SOFC/SOEC战略重点任务与实施路径195 7.2.1SOFC/SOEC发展目标196 7.2.2SOFC/SOEC战略重点任务197 7.2.3面向2035的重大工程与工程科技专项197 7.3总结与展望198 参考文献200