SOEC的性能瓶頸往往存在于電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，特別是陽(yáng)極的析氧反應(yīng)和陰極的二氧化碳活化。近年來，研究人員通過精巧的材料設(shè)計(jì)策略，在提升電極活性與穩(wěn)定性方面取得了系列突破。

在陽(yáng)極優(yōu)化方面，析氧反應(yīng)是SOEC陽(yáng)極的關(guān)鍵限速步驟。大連化學(xué)物理研究所的研究團(tuán)隊(duì)通過鋇分散策略，在鈷基鈣鈦礦陽(yáng)極表面構(gòu)建了特殊的活性表界面結(jié)構(gòu)。該策略通過調(diào)控陽(yáng)極材料的表面電子結(jié)構(gòu)，使O 2p能帶中心上移，提升了鈷元素的價(jià)態(tài)，從而顯著加快了陽(yáng)極表面的電荷轉(zhuǎn)移過程，并促進(jìn)了界面氧溢流，最終有效降低了極化電阻，增強(qiáng)了高溫析氧反應(yīng)的活性和穩(wěn)定性。

在陰極革新領(lǐng)域，針對(duì)高溫CO?電解，陰極材料的CO?吸附和活化能力至關(guān)重要。傳統(tǒng)的氧離子導(dǎo)體陰極材料催化活性有限。為此，大連化學(xué)物理研究所與合作單位成功開發(fā)了用于SOEC陰極的高溫穩(wěn)定型單原子催化劑。他們通過強(qiáng)共價(jià)金屬-載體相互作用，將釕單原子錨定在陰極的氧離子導(dǎo)體表面，這不僅保證了單原子在高溫下的穩(wěn)定性，還調(diào)控了載體材料的電子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了氧空位的形成，從而大幅增強(qiáng)了CO?的吸附與活化能力，使得CO?電解的電流密度顯著提升。

這些在原子/納米尺度上的材料設(shè)計(jì)，為突破SOEC的性能瓶頸提供了新的思路，指明了通過優(yōu)化電極表面電子結(jié)構(gòu)來開發(fā)高效、穩(wěn)定電極材料的方向。