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摘 要：随着太阳能、风能等可再生能源电力接入电网并在发电中占据重要地位，用于调节电力供需的转换系统受到人们关注。固体氧化物燃料电池（SOFC）和固体氧化物电解池（SOEC）的组合系统能够通过从FC或EC模式产生或消耗电能来满足电网的供需平衡。在配合可再生能源电力方面，相较于传统发电厂，该组合系统具有更快的响应速度。然而，SOFC（用于发电的电化学氢燃烧；放热反应）和SOEC（用于制氢的水蒸气电解；吸热反应）组合系统在FC和EC之间的传热可行性、工艺要求和效率方面仍存在许多课题。在本研究中进行了小型电池测试来预测SOFC和SOEC的性能，并基于该SOFC和SOEC的系统分析对上述课题进行了讨论。
关键字：固体氧化物燃料电池、固体氧化物电解池、高温水蒸气电解、单位制氢量、系统效率、SOFC-SOEC双模式
使用单电池的双模式测试性能与基于该性能的系统热物质收支分析
如果利用SOEC的“使用可再生能源剩余电力水蒸气电解制氢”和利用SOFC的“使用氢燃料发电”能够实现，则利用SOFC-SOEC组合的高效系统有望用作可大规模引入可再生能源、且具有供需调节功能的新设备，但是目前，关于该系统的电池耐久性、系统效率和课题的文献较少。
对使用SOFC单电池的SOFC-SOEC双模式进行反复实验，评估市售单电池在双模式下的性能和耐久性，同时阐明基于单电池性能的组合系统的电力储存效率和课题（进行作为吸热反应、即水蒸气电解的SOEC系统的热量自足条件）等（图1）。
图1 SOFC-SOEC组合系统的整体概述和效率估算示例
1、使用SOFC单电池的SOFC-SOEC反复实验
对使用SOFC单电池的SOFC-SOEC进行4000小时的反复实验（图2）后，掌握了双模式下电压随时间的变化。通过对实验后的电池进行拆卸分析，确认到氧电极/电解质界面的一部分发生了剥离，该剥离可能是引起3000小时以后的性能劣化的原因。