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为解决 SOEC 高温稳定性及界面反应等问题，研究人员以泡沫 Ni-NCAL 为对称电极、MgO/NaFeO?（7/3）为电解质，探究 4 种 MgO 形貌和粒径的影响。发现 Cell-2、4 稳定性优异，MgO 初始状态影响锂化合物熔盐迁移，为 SOEC 应用提供方向。
氢能作为高能量密度的清洁载能体，在实现 “双碳” 目标中扮演关键角色。当前主流的高温固体氧化物电解池（SOEC）虽具备高效制氢优势，却面临 600℃以上高温带来的电极氧化烧结、元素扩散及界面分层等难题，制约了长期稳定性与成本控制。开发低温高效的 SOEC 体系成为领域突破的关键。在此背景下，国内研究团队聚焦锂化合物电极与复合电解质的协同作用，针对 MgO 基电解质材料的微观特性展开深入研究，相关成果发表于《Fuel》，为低温 SOEC 的实用化提供了新路径。
该研究由国内科研团队开展，以泡沫镍负载的镍钴铝酸锂（NCAL）为对称电极，采用 MgO/NaFeO?（质量比 7:3）复合电解质，系统考察了四种市售 MgO 的形貌（如颗粒形状、团聚状态）与粒径（纳米至微米级差异）对 SOEC 电解性能及耐久性的影响机制。
研究采用的关键技术方法包括：高温固相法合成 NaFeO?电解质组分；将 NCAL 粉末涂覆于泡沫镍制备对称电极；通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X 射线光电子能谱（XPS）等表征手段分析电解质微观结构与元素分布；在 550℃、1.6V 条件下测试电池的电化学性能与恒压耐久性。
结果与讨论
MgO 物化特性对 SOEC 性能的影响
XRD 分析表明，四种 MgO 均呈立方相结构，但 MgO-3、MgO-4 存在 SiO?杂质相，MgO-3 另含 MgCO?。电化学测试显示，不同 MgO 制备的电池（Cell-1 至 Cell-4）在 550℃、1.6V 下的电流密度分别为 0.580、0.973、0.933、0.881 A?cm?2，其中 Cell-2 性能最优，Cell-1 因杂质相影响导电性最差。
耐久性与熔盐迁移机制
恒压 1.6V 耐久性测试显示，Cell-2 和 Cell-4 表现出优异稳定性，尤其 Cell-4 长期维持高电流密度，而 Cell-1 因 MgO 颗粒粗大、比表面积小，导致 NCAL 电极产生的 LiOH 熔盐迁移受阻，界面反应加剧，性能快速衰减。表征结果揭示，MgO 的初始粒径与形貌通过调控 LiOH 熔盐在电解质中的扩散路径与分布均匀性，影响离子传导效率与界面相容性：小粒径、高分散的 MgO 颗粒可形成更均匀的 “氧化物 - 锂化合物” 复合导电网络，抑制熔盐团聚引发的界面劣化。
复合电解质的作用机制
MgO/NaFeO?体系通过物理混合形成复合电解质，NaFeO?的引入增强了体系对锂化合物熔盐的吸附能力，而 MgO 的微观结构特征决定了熔盐渗透深度与传导路径。研究发现，无杂质相且粒径适中的 MgO（如 MgO-2）可促进 Li?与 OH?的协同传导，同时减少高温下电解质与电极的化学反应，从而提升电池综合性能。
结论与意义
该研究首次系统阐明了 MgO 形貌与粒径对低温锂化合物电极 SOEC 性能的影响规律，证实通过优化 MgO 微观结构可有效调控锂化合物熔盐的迁移行为，改善电解质 - 电极界面稳定性。研究结果不仅为设计高效稳定的复合电解质提供了理论依据，也为 SOEC 在 500-600℃中低温区间的实际应用奠定了材料基础，有望推动氢能制备技术向低能耗、长寿命方向发展。未来研究可进一步拓展至多元复合电解质体系，探索更优的成分配比与界面工程策略，以实现 SOEC 性能的持续提升。
