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基于固體氧化物電解池(SOEC)技術(shù)高溫(650-800℃)電解CO2，相比熱催化轉(zhuǎn)化、光催化、常溫電解等技術(shù)，具有能耗低、單程轉(zhuǎn)化率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。因此SOEC技術(shù)在規(guī)?；娊釩O2制備合成氣領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用空間。
中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所的SOEC團(tuán)隊(duì)在中國(guó)科學(xué)院變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范專項(xiàng)的支持下，結(jié)合前期研究成果，掌握了高溫共電解制備合成氣的關(guān)鍵技術(shù)。團(tuán)隊(duì)采用模塊化設(shè)計(jì)理念，成功研制了十千瓦級(jí)高溫共電解裝置，形成了完整的系統(tǒng)工藝包，并在2023年6月通過(guò)了由中國(guó)科學(xué)院及高校組成的專家團(tuán)隊(duì)的技術(shù)驗(yàn)收。該裝置電解功率最高為10.14 千瓦，CO2單程轉(zhuǎn)化率為77.9%，合成氣產(chǎn)生速率3.08 Nm3/h，合成氣中H2/CO比值可在1.3-4.8范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，裝置穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)210小時(shí)。
十千瓦級(jí)高溫共電解制備合成氣裝置的研制成功，標(biāo)志著上海應(yīng)物所的SOEC高溫共電解制備合成氣技術(shù)率先從實(shí)驗(yàn)室向中試驗(yàn)證邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。該技術(shù)的突破代表著電力經(jīng)由合成氣轉(zhuǎn)天然氣、電力轉(zhuǎn)燃料、電力轉(zhuǎn)化學(xué)品等技術(shù)將走出實(shí)驗(yàn)室，未來(lái)通過(guò)儲(chǔ)能、能源轉(zhuǎn)換等方式將電力、熱力、運(yùn)輸以及工業(yè)緊密聯(lián)系起來(lái)?；诳稍偕茉粗苽涞木G色燃料將取代石油、天然氣、煤等傳統(tǒng)化石燃料成為“主要能源”，為“雙碳”科技創(chuàng)新提供關(guān)鍵的技術(shù)支撐，推動(dòng)我國(guó)能源低碳轉(zhuǎn)型。
自2010年，上海應(yīng)物所開(kāi)展了固體氧化物電解技術(shù)研究工作，并提出了基于釷基熔鹽堆系統(tǒng)的多能融合新能源體系。經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)不懈努力，接連獲得重要研究進(jìn)展：
2013年，采用單體電解池完成了固體氧化物共電解制備合成氣的原理驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)一步法制備合成氣。
2016年，成功研制國(guó)內(nèi)首套千瓦級(jí)高溫共電解實(shí)驗(yàn)原型機(jī)，合成氣生成速度207 NL/h，法拉第效率約98%，CO2單程轉(zhuǎn)化率為46.3%，穩(wěn)定運(yùn)行150 小時(shí)。
經(jīng)過(guò)多年的科學(xué)研究和技術(shù)攻關(guān)，上海應(yīng)物所SOEC團(tuán)隊(duì)已經(jīng)建成了系統(tǒng)完備的SOEC技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了材料、電池、電堆、模組和系統(tǒng)集成技術(shù)，掌握了關(guān)鍵設(shè)備和電堆模組耦合等核心技術(shù)，并擁有CMA制氫材料與氫能產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)中心。未來(lái)將持續(xù)致力于技術(shù)創(chuàng)新，為實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)力量。
