蒸汽调控增强固体氧化物电解池电化学性能与可控合成气生产研究

　　为解决固体氧化物电解池(SOEC)在CO2 /H2 O共电解中合成气(H2 /CO)比例调控难题，研究人员通过引入可控H2 O浓度系统研究RWGS(逆水煤气变换)反应机制，发现H2 O添加可同步提升电解动力学与产物选择性，实现1:1-3:1精准调控，为Fischer-Tropsch合成提供理想原料。

　　

在全球能源结构转型背景下，化石燃料依赖导致的CO₂
排放问题日益严峻。固体氧化物电解池(SOEC)作为将可再生能源电力转化为化学能的高效装置，其CO₂
/H₂
O共电解技术可生产合成气(H₂
/CO)，但产物比例调控面临重大挑战——合成气的H₂
/CO比例直接决定下游Fischer-Tropsch合成的产物选择性(甲烷需3:1，液态烃需2:1，含氧化合物需1:1)，而传统技术难以实现精准控制。

内蒙古自治区高校科研团队在《International Journal of Hydrogen Energy》发表研究，通过创新电极材料设计与反应条件优化，揭示了蒸汽(H₂
O)调控对电解性能与产物选择性的双重提升机制。采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法合成双钙钛矿型电极材料Sr_1.95
Fe_1.5
Mo_0.5
O_6-δ
(SFM)及其钌掺杂变体(SFMRu)，通过X射线衍射(XRD)验证相纯度，结合电化学阻抗谱(EIS)和恒电位测试分析反应动力学。研究发现：

Powders synthesis
通过精确控制金属盐比例合成的SFMRu电极，在800°C、1.5V条件下实现2934.2 mA cm^?2
的电流密度，较SFM提升150%。

Phase characterization and stability
XRD证实材料在1100°C烧结5小时后仍保持结构稳定性，与电解质LSGM(镧锶镓镁氧化物)无界面反应。

Conclusion
H₂
O浓度增加使H₂
产量线性上升而CO下降，750°C时H₂
/CO比可从0.4调至2.1。SFMRu电极展现优异抗积碳性能，连续运行100小时性能衰减仅0.12%/h。

该研究突破性地建立了操作参数-产物比例的定量关系，首次实现通过H₂
O浓度单变量调控合成气比例。采用Ru掺杂策略使电极活性位点密度增加，将CO₂
转化率提升至传统Ni基电极的3倍。这种"一石二鸟"的设计思路，既解决了SOEC电极材料稳定性难题，又实现了产物定向调控，为可再生能源-化学品生产系统提供了关键技术支撑。研究获得国家自然科学基金(52202257)和国家重点研发计划(2021YFB2500400)资助，其工程化应用将加速碳中和目标的实现。