固体氧化物电池可以提供清洁能源,避免碳排放,是氢和电力生产的未来。它们在高温工作条件下(600℃至800℃)效率很高,可以使用的燃料灵活多样。固体氧化物电池根据工作模式分为两类:以提供电力为目的的固体氧化物燃料电池和以氢气为产物的固体氧化物电解池。风能和太阳能等其他可再生能源与固体氧化物电池相结合提供可持续的清洁能源。科研人员对固体氧化物电池进行了大量研究,包括:(a)降低工作温度来避免材料退化问题,(b)开发新的廉价且易于加工的材料,(c)固体氧化物电池技术商业化以满足不同应用需求,(d)氢能经济和储存问题等。氢和合成气是一种价值很高的清洁能源,具有广泛的应用前景。使用固体氧化物电解池高温电解水蒸汽和二氧化碳是一种有效的氢气或合成气生产方法。本文将从以下几个方面对固体氧化物电池研究进行阐述:(a)固体氧化物电池技术背景和意义;(b)固体氧化物电池商业化的研究进展和难点;(c)固体氧化物燃料电池材料的最新进展和电化学特性的预测;最后,总结并展望。固体氧化物电解池高温电解水和二氧化碳制氢的高效性和高品质已经得到充分证实。然而,固体氧化物电池技术的商业化还面临许多问题需要解决。如,材料分离问题、运行温度、三相边界、电池制造、和其他可再生能源的集成等都是全面推广和应用这一技术的关键问题,本文将对这些问题的研究现状进行系统的介绍。固体氧化物电池的材料很大程度上决定了电池性能。离子电子混合导体广泛应用于固体氧化物电池电极材料。混合导体的电化学特性决定了电池内电化学过程的效率,对电池的材料设计非常重要。然而材料的电化学特性无法通过实验直接测量,需要借助分析方法对相关的可测量反演估测。电导弛豫实验,由于操作简单且经济,常被用来预测混合导体的电化学特性。本文提出了一个普适且准确的预测方法,通过COMSOL商业软件进行多物理场耦合建模精确还原实际的电导弛豫过程,设计并编译逆算法与COMSOL数值模拟过程嵌套求解,获得混合导体的电化学特性。将新方法与传统方法获得的混合导体电化学特性值进行比较,结果表明,新方法和新模型的预测结果更加准确,能够与更复杂的电导率曲线兼容。