TWI750185B - 具有加熱能力的ｓｏｅｃ系統 - Google Patents

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TWI750185B TW106118846A TW106118846A TWI750185B TW I750185 B TWI750185 B TW I750185B TW 106118846 A TW106118846 A TW 106118846A TW 106118846 A TW106118846 A TW 106118846A TW I750185 B TWI750185 B TW I750185B
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Abstract

固態氧化物電解系統包含具有增加的面積比電阻(Area Specific Resistance；ASR)的電解質，與該領域已知的電解質相比，ASR較薄，以在需要的情況下直接獲得在電解電池中所進行之吸熱還原過程之加熱，而無需任何額外的加熱器或集成加熱元件，其係為不會增加堆疊體積之簡單有效的解決方法。

Description

具有加熱能力的SOEC系統
本發明係關於具有加熱能力的固態氧化物電解電池(Solid Oxide Electrolysis Cell；SOEC)系統。具體來說，其係關於一種SOEC系統，該系統包含具有相對於電解質厚度的高的電解質面積比電阻的SOEC電池，其藉由減少加熱所需之組件並且最小化來自管路及外部加熱器表面之系統之熱量損失來改良SOEC系統的效率。
固態氧化物電池可用於廣泛的目的，包括自不同燃料產生電力(燃料電池模式)以及自水及二氧化碳產生合成氣體(CO+H2)(電解電池模式)。
固態氧化物電池在600℃至高於1000℃範圍內的溫度下運作，因此當起動固態氧化物電池系統(例如自室溫)時需要熱源來達到運作溫度。
為了此目的，外部加熱器已被廣泛地使用。此等外部加熱器係典型地被連接至固態氧化物電池系統的空氣輸入側，並且被使用直到系統已獲得高於600℃的溫度，於此可開始固態氧化物電池運作。
在固態氧化物電池之電化學運作期間，熱量係以與歐姆損失(Ohmic loss)相關所產生，以下式表示 Q=R*I2 (1) 其中Q為所產生的熱量，以焦耳為單位表示；R為固態氧化物電池(堆疊)的電阻，以歐姆為單位測量；以及I為運作電流，以安培為單位測量。
此外，熱量係藉由以下式表示之電化學過程所產生或消耗：Q=-(△H * I * t)/(n * F) (2)其中△H為在運作溫度下用於一既定“燃料”之化學能(例如，用於一既定燃料之較低的熱值)，以J/mol為單位表示；t為時間，以秒為單位表示；n為每莫耳反應物在反應中所產生或使用的電子數；以及F為法拉第數，為96485C/mol。“燃料”於此被理解為可在燃料電池模式(例如H2或CO)中被氧化的相關原料或其他物質(例如H2O或CO2)可在電解模式中被還原的產物(再次例如H2或CO)。
在反應式(2)中，在燃料電池模式(正號電流)中熱量係被產生，以及在電解模式(負號電流)中熱量係被消耗。
當在電流恆定模式(galvanostatic mode)中運作時，在所有運作電壓下在固態氧化物燃料電池(SOFC)模式中產生熱量。在SOEC模式中，當固態氧化物電池在低於所謂的適溫(thermoneutral)電壓下運作時，由電池內歐姆加熱所產生的熱量小於在電化學反應中所吸收的熱量，並且整個過程係為吸熱的。反之，當在SOEC模式中的固態氧化物電池在高於適溫電壓下運作時，電池內歐姆加熱的貢獻度大於在電化學反應中所吸收的熱量，並且整個過程係為放熱的。
適溫電位(電壓)係定義為在電化學電池絕熱(adiabatically)運作下的電位，定義如下 V_tn=-△H/(n * F)。
換句話說，若無熱量的淨流入或流出，V_tn係為在完全絕緣的電解槽運行下的最小熱力學電壓(thermodynamic voltage)。例如，對於在25℃下進行的水電解，V_tn為1.48V，但在850℃下，V_tn為1.29V。對於CO2電解，V_tn在25℃下為1.47V，且在850℃下為1.46V。重要的是要注意，實際的非完全絕緣的堆疊之實際的適溫電壓會不同於熱力學測定的V_tn。
對於一般的SOFC以及對於運作高於V_tn的SOEC系統，通常無需額外的加熱元件來維持固態氧化物電池系統所欲的運作溫度。
然而，對於在SOEC模式中運作且具有對應於低於V_tn之電壓之電流的系統，則熱量在該過程中被消耗，並且需要在接近或高於堆疊運作溫度之溫度下運作的額外熱源以維持必要的運作溫度。
運作期間堆疊的溫度曲線並非恆定的。由於燃料燃燒反應的放熱性質，燃料入口所在的堆疊側通常比燃料出口所在的堆疊側更冷。反之，與燃料出口側相比，在低於適溫電壓的電解模式中運作的堆疊在燃料入口側上通常會較熱。堆疊的溫度梯度規模取決於堆疊幾何形狀、流動配置(共同、交叉、逆流等)、氣體流速、電流密度等。例如，當在燃料電池模式中運作時，大流量的(相對冷)空氣典型地需要冷卻堆疊並且降低自入口至出口的溫度梯度，而在低於V_tn的電解模式中，可使用大流量的熱空氣來加熱堆疊。然而，藉由使用高氣體流速來加熱或冷卻堆疊係為一種昂貴的控制堆疊溫度方式，其係因為需要大型鼓風機及加熱器而顯著降低了整個系統的效率。
通常，對於燃料電池及電解運作，一般使用相同或僅稍微修改的電池及堆疊。例如，EP1984972B1描述一種熱量及電力儲存系統，其包含可逆燃料電池，該可逆燃料電池具有藉由離子導電電解質隔開的第一電極及第二電極。此種電池會在電解模式中產生諸如氫及氧的化學物質，並且亦可在燃料電池模式中在所生產的燃料上運作。使用相同電池或相同堆疊的系統用於燃料電池及電解運作的缺點係為在燃料電池模式中具有最佳效能的電池在電解模式中不一定表現最佳(如下所示)。
除了溫度梯度之外，在運作的固態氧化物電池堆疊中亦存在反應及形成物質的濃度梯度。例如，以蒸汽電解模式運作的電解堆疊(即，將H2O轉化為H2)在燃料入口附近會具有高濃度的蒸汽，及在燃料出口附近具有低濃度的蒸汽。所形成的氫氣之濃度自入口至出口會自低至高相應地變化。類似於化學反應器，當化學物質流過堆疊時，希望將盡可能多的起始材料轉化為所欲的產物，即，達到每次通過最高可能的轉化。更高的轉化意指著需要回收更少的氣體，或或者，可將電池或堆疊下游的氣體淨化系統更有效地運作-此二者皆降低成本。然而，轉化越高，自燃料入口至出口的濃度梯度越大。
在CO2電解模式(將CO2轉化為CO)或在共同電解模式(將CO2及H2O同時轉化為CO及H2)中運作的電池或堆疊中，燃料入口經受相對高濃度的CO2，而燃料出口富含一氧化碳(CO)。布多阿爾反應(Boudouard reaction)使得高轉化運作複雜化2 CO=CO2+C，若CO的濃度變得過高，則可能導致在電池中形成碳。在電池內形成碳係為 非常不可欲的，因為其導致阻塞電池內的孔，破壞富含Ni的電極結構，以及有可能在電解質與還原電極之間形成分層。所有此等現像皆可能導致電解堆疊故障，因此需要避免碳的形成。此外，一旦發生，碳形成所導致的損害似乎係為不可逆的，因此防止碳形成對於實現長久的電池及堆疊壽命係至關重要的。
經由布多阿爾反應形成碳的可能性係由熱力學所控制。基本上，CO/CO2比越高、絕對壓力越高以及運作溫度越低，越可能形成碳。例如，在1atm下，CO/CO2的平衡莫耳比(高於此，碳的形成於熱力學上係為有利的；低於此，碳的形成於熱力學上係為不利的)在800℃下為89：11，在700℃下為63：37，在600℃下為28：72。換句話說，布多阿爾反應可嚴格限制最大轉化，其可在以750℃或低於750℃之燃料入口溫度運作的電解堆疊中實現。當將此種堆疊運作低於適溫電壓時，吸熱CO2還原反應進一步冷卻堆疊，致使堆疊中間及燃料出口附近的局部溫度更低。
該領域的一般理解為固態氧化物電池應具有盡可能低的面積比電阻(Area Specific Resistance；ASR)。因此，所有燃料電池及燃料電池堆疊製造商都努力降低電池及堆疊的ASR。
然而，根據形成本發明一些基礎的檢索結果，電池ASR的問題更為複雜。因為電解係為吸熱過程，所以正在進行反應的電極充當了強大的散熱器(heat sink)。為了此過程有幾種提供熱量的方法-例如使用爐，藉由在氣體到達堆疊之前加熱氣體，並且重要的是藉由歐姆加熱(藉由當電流通過電池及堆疊組件時所產生的熱)。電池中歐姆加熱的規模與電池中電解質的電阻成正比-電阻越高，產生的熱越多。
令人驚訝及無法預期的是，我們發現當在CO2電解中運作電池(或堆疊)時，具有高電解質電阻的電池會係特別有利的，其係因為在高溫下布多阿爾碳形成之風險較低。將熱量提供於需要的地方而不使堆疊全部經受更高的溫度會有助於提高堆疊壽命。然而與此同時，減少所有其它電池組件的ASR(與電化學過程相關的電阻，以及空氣及燃料側電池層的歐姆平面內電阻)仍然是有關的。
有幾種方法可增加電解質的電阻(使其更厚、減少YSZ(經氧化釔穩定的氧化鋯)中的Y2O3含量等)，但有些方法比其他方法更好更容易。我們已發現，增加雙層YSZ摻雜之氧化鈰電解質的燒結溫度係為增加ASR最容易的方法。最近的堆疊測試及模擬結果展示，此致使改善在電解中在堆疊內溫度流分佈。
單相電解質層之歐姆電阻通常隨著該層之厚度線性增加，因此增加層厚度係為一種增加電解質之ASR的方式。然而，在其中電池的機械強度不來自電解質(即，陰極或陽極負載之電池)的電池中，增加電解質厚度典型地導致電池的翹曲(camber)(彎曲(bending))增加。翹曲係為由於在陰極負載之電池中陰極與電解質之間的熱膨脹係數之差異或在陽極負載之電池中陽極與電解質之間的熱膨脹係數之差異所產生之內應力累積之結果。電解質越厚，應力越大，翹曲越嚴重。與具有增加的電解質厚度的電池相比，本發明的優點係為可在不增加電解質厚度的情況下實現高ASR，從而不增加翹曲。
一些更常用的電解質材料的離子導電率可在文獻中找到。例 如，8YSZ(8mol%經Y2O3穩定的ZrO2)的氧離子導電率作為溫度函數以如下所表示log σ=-4.418*(1000/T)+2.805，700K
Figure 106118846-A0202-12-0007-3
T
Figure 106118846-A0202-12-0007-4
1200K(V.V.Karton等人，Solid State Ionics，174(2004)135)。
因此，在空氣中在700℃下25μm 8YSZ電解質的面積比電阻為0.14Ω cm2。10ScSZ(10mol%經Sc2O3穩定的ZrO2)的氧離子導電率作為溫度的函數以如下所表示log σ=-6.183*(1000/T)+3.365，573K
Figure 106118846-A0202-12-0007-5
T
Figure 106118846-A0202-12-0007-6
773K(J.H.Jo等人，Solid State Ionics，179(2008)1209)。因此，在空氣中在700℃下25μm 10ScSZ電解質的面積比電阻為0.03Ω cm2。
CGO10(10mol%經Gd2O3摻雜的CeO2)的氧離子導電率作為溫度的函數以如下所表示log σ=-2.747*(1000/T)+1.561，673K
Figure 106118846-A0202-12-0007-7
T
Figure 106118846-A0202-12-0007-8
973K(A.Atkinson等，Journal of The Electrochemical Society，151(2004)E186)。因此，在空氣中在700℃下25μm CGO10電解質的面積比電阻為0.05Ω cm2。
基於上述，顯而易見的是，當使用純8YSZ、10ScSZ或CGO10或上述組合作為電解質時，不可能在25微米厚的層中實現在700℃或高於700℃下0.20Ω cm2的電解質ASR。
然而，當允許基於氧化鋯之電解質材料(諸如YSZ或ScSZ)之組合在足夠長的時間內在足夠高的溫度下與基於氧化鈰之電解質材料(諸如CGO)緊密接觸時，該等材料開始相互擴散並且形成具有顯著低的氧離子導電率之固溶體。例如，V.Rührup等人(Z.Naturforsch. 61b，916-922 (2006))提供了大範圍可能的YSZ-CGO固溶體之離子導電率之溫度依賴性，即(Ce1-xZrx)0.8Gd0.2O1.9，其中0
Figure 106118846-A0202-12-0008-9
x
Figure 106118846-A0202-12-0008-11
0.9。此等固溶體之離子導電率通常明顯低於純相之導電率。遺憾的是，該文獻僅提供高至600℃的離子導電率數據。然而，由於log(σ *T)對1/T數據遵循極好的線性趨勢，所以可將數據推算至700℃。根據推算值，(Ce0.5Zr0.5)0.8Gd0.2O1.9的離子導電率在700℃下為0.0011S/cm，即，比純8YSZ之離子導電率低超過16倍，並且比純CGO10之離子導電率低幾乎約50倍。因此，由純(Ce0.5Zr0.5)0.8Gd0.2O1.9所製造之25微米電解質之ASR估計為2.27Ω cm2。由此材料所製造之400nm層之ASR在700℃下會為0.036Ω cm2。
US2015368818描述一種用於在SOEC堆疊中所直接集成的固態氧化物電解系統的集成加熱器。其可獨立於電解過程運作及加熱堆疊。
US20100200422描述一種包括複數個單元電解電池之堆疊之電解槽，每個電池包括陰極、陽極以及設置於陰極與陽極之間的電解質。將互連板插入單元電池之每個陽極與隨後的單元電池之陰極之間，互連板與陽極及陰極電接觸。將含氣流體(pneumatic fluid)與陰極接觸，電解槽進一步包括確保電解槽中含氣流體循環的機制以用於在將含氣流體與陰極接觸之前將其加熱。因此，US20100200422描述必須自SOEC堆疊移除熱量的情況，而本發明係關於相反的情況。其係描述一種發明，其中熱交換器(冷卻)功能被嵌入於電池之間。US20100200422係關於放置於堆疊外部但於堆疊機構內的額外加熱器組件，以減少堆疊及加熱器的熱區域。
EP1602141係關於一種模組化構建的高溫燃料電池系統，其中額外的組件有利且直接地配置於高溫燃料電池堆疊中。組件的幾何形狀 與堆疊匹配。因此，不再需要額外的管道加工，建構方法的方式非常緊密，並且組件與堆疊直接連接額外致使更有效率地使用熱量。然而，EP1602141並不屬於SOEC之技術領域，且並無與SOEC相關的特殊問題。尤其，其並無揭示在使用與SOEC無關之過程且在溫度接近或高於堆疊運作溫度下運作之加熱單元的運作期間對於電池堆疊連續及主動加熱之需要。
US2002098401描述固態氧化物燃料電池中直接電化學氧化碳氫化合物，以在較低溫度下產生更大的功率密度而沒有碳沉積。所獲得之性能與用於氫氣的燃料電池之性能相當，並且該性能在低運作溫度下藉由使用新穎的陽極複合物來實現。可使用US2002098401的結構幾何形狀來有利地組態此種固態氧化物燃料電池(不管燃料源或運作如何)。US2002098401的串聯設計或組態可包括具有足夠低的片電阻Rs以穿過每個電池傳輸電流而沒有顯著損失的電極。藉由要求每個電極歐姆損失為<~10%的堆疊電阻，並且假設0.5Ocm2電池ASR(電解質歐姆損失及電極極化電阻)，得到電極的目標面積比電阻(ASR)貢獻度(<0.05Ocm2)。使用電極電阻的標準算式，ASR=RsL2/2，其中L為0.1cm電極寬度，獲得Rs<~10O/平方。給定上述數字，陣列的最大功率密度會為~0.5W/cm2，以有效電池面積計算。須注意，增加L至0.2cm會將所需之Rs降低至<~2.5O/平方。
儘管在上述參考文獻中描述了已知的技術解決方法，但仍需要一種用於SOEC系統的更節能及經濟的加熱系統。藉由根據本申請專利範圍之具體實例的本發明可解決此問題。
根據本發明具體實例，固態氧化物電解系統包含來自燃料電池及電解電池之本領域已知的平面固態氧化物電解電池堆疊。堆疊包含複 數個固態氧化物電解電池，每個電池包含以下之層：氧化電極、還原電極以及電解質。電解質包含第一電解質層、第二電解質層以及藉由第一電解質層及第二電解質層相互擴散所形成之層。電解質適用於電解模式，特別是用於生產CO的CO2電解，其係因為電解質之面積比電阻在700℃下測量高於0.2Ω cm2，並且電解質之總厚度小於25μm。即，高電阻但同時相對於該領域已知的電解質係為薄電解質。更具體來說，電解質之厚度可在5μm及25μm之間，較佳在10μm及20μm之間，以在強度、電池堆疊總體積及歐姆電阻方面具有最佳性能。
圖1展示對應於-50A及-85A電解電流值的堆疊內溫度曲線。
圖2總結入口、出口、最大及最小溫度以及相關的溫度差異。
在本發明另一個具體實例中，電解質的第一層主要由經穩定的氧化鋯所組成。氧化鋯係為藉由添加氧化釔使二氧化鋯之晶體結構在更大範圍溫度下穩定之陶瓷。此等氧化物通常稱為“氧化鋯”(ZrO2)及“氧化釔”(Y2O3)。電解質的第二層主要由經摻雜的氧化鈰(例如經釓(gadolia)摻雜的氧化鈰)所組成，並且第一層與第二層之間的第三層係為藉由第一層及第二層相互擴散所形成的相互擴散層。
在本發明一個具體實例中，相互擴散層為至少300nm。此外，在本發明一個具體實例中，電解質之總面積比電阻之至少65%來自相互擴散層。
在本發明又另一個具體實例中，相互擴散層係藉由在高於1250℃、較佳低於1350℃的溫度下將電解質層燒結所製造。藉由熱及壓力壓實及形成固態材料而不熔化該材料至液化點來完成將層燒結。
在本發明另一個具體實例中，當在空氣中在700℃下測量時，氧化電極之平面內導電率高於30S/cm、較佳高於50S/cm。在一個具體實例中，氧化電極包含二或多層。
在本發明又另一個具體實例中，固態氧化物電解系統的運作溫度在650℃至900℃範圍內，且還原電極中發生的反應包含將CO2電化學還原成CO。
實施例1(比較例)
實施例展示包含75個電池及76個金屬互連板的平面固態氧化物電解電池堆疊的性能。電池包含基於LSCF/CGO的第一氧化電極、基於LSM的第二氧化電極、Ni/YSZ還原電極、Ni/YSZ載體及電解質，該電解質包含8YSZ第一電解質層，CGO第二電解質層以及藉由第一電解質層及第二電解質層相互擴散所形成之層。8YSZ電解質層的厚度為約10微米，CGO電解質層的厚度為約4微米。雙層電解質的燒結溫度為1250℃，基於掃描電子顯微鏡研究，致使相互擴散層的厚度為約300nm。電池尺寸為12cm×12cm。互連板係由Crofer22不銹鋼所製造。
堆疊中使用的電池在爐中在燃料電池模式中在單電池測試裝置中進行測試，其中將空氣饋送至陰極，並且將H2加濕至陽極。此種電池在恆定電流密度為0.3125A/cm2下的總ASR在750℃下估計為0.372Ω cm2，且在720℃下估計為0.438Ω cm2。
上述堆疊在CO2電解模式中進行測試，其中將空氣饋送至電池的空氣側，並且將二氧化碳混合物中的5% H2饋送至電池的燃料側。堆疊在共流模式中在保持在恆定溫度為750℃的爐中運作。電解電流自0至-85A變化。使用沿著自堆疊入口('0cm')至堆疊出口('12cm')的流動方向放置的內部熱電偶記錄所得到的溫度曲線。
實施例2
實施例展示另一個平面固態氧化物電解電池堆疊的性能，其同樣地包含75個電池及76個金屬互連板。除了雙層電解質的燒結溫度為1300℃以外，該等電池與實施例1中的電池相同，因此基於掃描電子顯微鏡研究，致使相互擴散層的厚度為約360nm。互連板與實施例1的互連板相同。
堆疊中使用的電池在爐中在燃料電池模式中在單電池測試裝置中進行測試，其中將空氣饋送至陰極，並且將H2加濕至陽極。此種電池在恆定電流密度為0.3125A/cm2下的總ASR在750℃下估計為0.446Ω cm2，且在720℃下估計為0.515Ω cm2。
在與實施例1相同的條件下測試堆疊。使用沿著自堆疊入口('0cm')至堆疊出口('12cm')的流動方向放置的內部熱電偶記錄所得到的溫度曲線。對應於-50A及-85A電解電流值的堆疊內部溫度曲線如圖1所示。入口、出口、最大及最小溫度以及相關溫度差異總結於圖2中。
實施例2中的入口至出口溫度差以及最大至最小溫度差在-50A以及-85A時都低於實施例1。此種改良係由於電解質ASR較高，因此與實施例1相比，實施例2中使用的電池的加熱能力較高。

Claims (13)

  1. 一種固態氧化物電解系統，其包含平面固態氧化物電解電池堆疊，該平面固態氧化物電解電池堆疊包含複數個固態氧化物電解電池，每個電池包含氧化電極、還原電極以及電解質之層，該電解質包含第一電解質層、第二電解質層以及藉由該第一電解質層及該第二電解質層相互擴散所形成之層，其中該電解質之面積比電阻在700℃下測量高於0.2Ωcm2，以及該電解質之總厚度在5μm及25μm之間。
  2. 根據申請專利範圍第1項之固態氧化物電解系統，其中該電解質之總厚度在10μm及20μm之間。
  3. 根據申請專利範圍第1項或第2項之固態氧化物電解系統，其中該第一電解質層主要由經穩定的氧化鋯所構成，該第二電解質層主要由經摻雜的氧化鈰所構成，以及在上述層之間的第三層係為藉由相互擴散所形成的相互擴散層。
  4. 根據申請專利範圍第3項之固態氧化物電解系統，其中該第一電解質材料主要為(Y2O3)x(ZrO2)1-x，其中0.02
    Figure 106118846-A0305-02-0016-9
    x
    Figure 106118846-A0305-02-0016-10
    0.10，或(Y2O3)y(L2O3)z(ZrO2)1-y-z或(Sc2O3)y(L2O3)z(ZrO2)1-y-z，其中0.0
    Figure 106118846-A0305-02-0016-11
    y
    Figure 106118846-A0305-02-0016-12
    0.12，0
    Figure 106118846-A0305-02-0016-13
    z
    Figure 106118846-A0305-02-0016-14
    0.06，以及L為Ce、Gd、Ga、Y、Al、Yb、Bi或Mn。
  5. 根據申請專利範圍第3項之固態氧化物電解系統，其中該第二電解質材料主要為(Ln2O3)x(CeO2)1-x，其中0.02
    Figure 106118846-A0305-02-0016-15
    x
    Figure 106118846-A0305-02-0016-16
    0.30，以及Ln為鑭系元素或二種鑭系元素之混合物。
  6. 根據申請專利範圍第1項或第2項之固態氧化物電解系統，其中該相互擴散層之厚度為至少300nm。
  7. 根據申請專利範圍第1項或第2項之固態氧化物電解系統，其中該電解質之面積比電阻之至少65%來自該相互擴散層。
  8. 根據申請專利範圍第1項或第2項之固態氧化物電解系統，其中該相互擴散層係藉由在高於1250℃的溫度下將電解質層燒結所獲得。
  9. 根據申請專利範圍第1項或第2項之固態氧化物電解系統，其中該氧化電極之平面內導電率在空氣中在700℃下測量係高於30S/cm。
  10. 根據申請專利範圍第1項或第2項之固態氧化物電解系統，其中該氧化電極包含二或多層。
  11. 根據申請專利範圍第10項之固態氧化物電解系統，其中最接近該電解質的該氧化電極層為經摻雜的氧化鈰及Ln1-x-aSrxMO3±δ之複合物，其中Ln為鑭系元素或其混合物，M為Mn、Co、Fe、Cr、Ni、Ti、Cu或其混合物，0
    Figure 106118846-A0305-02-0017-1
    x
    Figure 106118846-A0305-02-0017-2
    0.95，0
    Figure 106118846-A0305-02-0017-3
    a
    Figure 106118846-A0305-02-0017-4
    0.05，以及0
    Figure 106118846-A0305-02-0017-5
    δ
    Figure 106118846-A0305-02-0017-6
    0.25，以及離該電解質最遠的該氧化電極層主要為Ln1-x-aSrxMO3±δ、Ln1-aNi1-yCoyO3±δ或Ln1-aNi1-yFeyO3±δ，其中0
    Figure 106118846-A0305-02-0017-7
    y
    Figure 106118846-A0305-02-0017-8
    1，或其混合物。
  12. 根據申請專利範圍第1項或第2項之固態氧化物電解系統，其中運作溫度在650℃-900℃範圍內。
  13. 根據申請專利範圍第1項或第2項之固態氧化物電解系統，其中該還原電極中發生的反應包含將CO2電化學還原成CO。
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