基于多尺度模拟的固体氧化物电解池多孔电极设计及电场仿真

王俊波; 邓可; 赵鸿飞; 唐琪; 张殷; 冀承泽; 周峻

doi:10.13957/j.cnki.tcxb.2026.01.016

陶瓷学报 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (1) : 149 -158. DOI: 10.13957/j.cnki.tcxb.2026.01.016

基于多尺度模拟的固体氧化物电解池多孔电极设计及电场仿真

王俊波, 邓可, 赵鸿飞, 唐琪, 张殷, 冀承泽, 周峻

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摘要

固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC)作为高效的能量转换装置，对整合可再生能源、推动实现碳中和目标具有关键支撑作用。然而，其性能与耐久性受限于多孔电极的微观结构特性。本研究通过实验与数值模拟结合的方法，探究了NiO/GDC-SSZ-GDC/LSCF多孔电极的微观结构对SOEC电场分布的影响。通过SEM图像分析和X射线断层扫描(X-Ray Computed Tomography, XCT)技术重构了电极的三维孔隙网络，并结合二维及三维模型模拟了固体氧化物电解池的电场分布特性。结果表明，三维模型能够全面表征形状因子、迂曲度等孔隙形貌对局部电场畸变的动态影响，纤维结构电极较颗粒结构具有更低的迂曲度和更均匀的电流密度分布。本研究为固体氧化物电解池电极结构优化提供了理论依据。