レビュー—固体酸化物電解セルの材料劣化

太陽光や風力などの再生可能エネルギー源は、未来のエネルギー供給チェーンにとって重要ですが、電力生成の変動性の性質により、適切なエネルギー貯蔵と変換技術が必要です。固体酸化物セル（SOC）は、再生可能な電力を固体酸化物電解セル（SOEC）運転モードで燃料の化学エネルギーに貯蔵し、固体酸化物燃料電池（SOFC）運転モードの下で貯蔵された燃料を使用して電力を再生することができる非常に効率的なデバイスです。しかし、SOCの商業的な実現可能性には重大な技術的障壁があり、その一つはSOECモードにおける著しい性能劣化です。本論文では、SOEC運転条件下におけるSOCの耐久性と性能劣化問題を批判的にレビューし、劣化を引き起こす物理的、化学的、および微細構造的プロセスとそれらの運転条件および酸素・水素電極ならびに電解質材料の特性への依存性に主に焦点を当てています。また、金属接続部、ホウケイ酸ガラスシール材および/または原材料からのクロム、ホウ素、シリカなどの汚染物質による劣化についてもレビューしています。高性能で耐久性のあるSOEC技術の開発について論じ、観察された証拠に基づき、酸素電極/YSZ電解質での剥離プロセスの順序が提案されました。