固体氧化物电解池（SOEC）不但能够在高温下电解H₂O和CO₂,而且可以进行H₂O/CO₂的共电解,利用工业生产中的余热和过剩电能,将H₂O转化为无污染、高热值的氢能,或将温室气体CO₂转化为CO。由于SOEC运行温度较高,其对电能的需求较低并且转化效率更高,是未来实现大规模制取燃料气的新技术。传统的平板式固体氧化物电解池在高温下所受应力不均且抗氧化还原性差,长时间运行容易产生翘曲,电解质破裂等问题而影响电池寿命。针对该问题,本文结合管式SOEC的几何对称特点,设计并制备了中空对称双阴极结构平板式电解池,同时针对这一新结构电池做了较为深入的高温电解研究。首先,本文在现有材料基础上,采用现有传统Ni基氢电极和YSZ电解质等材料,以提高电池电化学性能和运行稳定性为目标,开发了适用于高温电解的新型中空对称双阴极结构平板电解池。同时,对NiO-YSZ粉体的制备、干压成型工艺参数、丝网印刷工艺和YSZ电解质烧结制度这几个影响电池性能的关键制备技术进行了系统的研究,并在其基础上进行工艺优化。其次,进行了中空对称双阴极结构平板电池高温电解CO₂实验,结果表明提高运行温度以及增加电解反应物二氧化碳的浓度可以促进电解反应的进行,提高电解性能。在电解纯CO₂实验中,中空对称双阴极结构平板电解池较传统电解池表现出良好的高温循环性能和长期稳定性,在高温下经历10个氧化还原循环后,OCV衰减仅为1.12%,经历50h恒流电解后,电压从1.18V下降为1.08V,衰减速率约为7.8%/50h,该新型电池在操作温度下长期运行,燃料极颗粒粗化是电池性能衰减的主要因素。最后,通过电解池H₂O/CO₂共电解实验,掌握了操作条件对共电解性能的影响规律,考察了中空对称双阴极结构电解池的长期稳定性,并通过分析产物成分,确定了电解制取甲烷气的反应条件及机理。同时,对比电解水、电解二氧化碳和共电解的电化学曲线表明共电解过程中既发生了电解水的过程,也发生了电解二氧化碳的过程,二者存在竞争。