1.1、研究内容

1.1.1电解池电解水制氢研究

发展YSZ基固体氧化物电解池技术，研究电解水运行工况下材料、电池、电堆性能与结构演化特性，结合多尺度多场耦合模拟仿真理清固体氧化物电解池性能衰减机理，并提出有效对策。基于YSZ基固体氧化物电解池技术，开展电解水、电解海水制氢技术研究，探索电解海水制氢电池性能衰减机制，提出对策。进一步结合可再生能源，发展基于光伏等可再生能源的绿氢制备技术。

1.1.2 CO2的电解转化技术研究

基于固体氧化物电解池技术，开展电解CO2技术研究。发展纯CO2电解技术，探索有无保护气氛下CO2的电解特性，发展电解CO2制备氧气与燃料的太空环境资源利用技术。进一步拓展研究CO2捕集与分离等研究，发展高效的CO2资源化再利用技术。研发CO2/H2O共电解技术，重点研究不同应用场景下的原料气组成、材料体系、运行工况等因素对电解效率、产物选择性、电解池寿命等方面影响的研究。

1.1.3 液态燃料电解合成技术研究

在固体氧化物电池电解技术的基础上，研究绿色化工合成新途径。发展加压SOEC电解技术，以空气、水、CO2和可再生电力一步高效合成氨、甲烷等产品；研究电极材料、运行工况对其产率、选择性以及电化学性能和使用寿命的影响。在SOEC后接氨合成反应器、费托反应合成器等化工合成设备，研究以空气、水、CO2为原料连续合成氨气、C2以上烃类等产品。

1.2、已有基础

已初步建成基于SOEC技术的高温电解测试评价平台，开展了多种高温电解燃料合成技术研究，发展了相应高温电解性能评价体系。以海上风电制氢为模拟应用场景，针对东海海域离岸海水开展直接电解海水制氢实证研究，取得了良好的制氢性能与耐久性。基于多种CO2转化与利用应用场景，发展纯CO2电解技术和H2O/CO2共电解技术，成功实现CO2稳定高效转化的预定目标，相关成果发表在了Applied Energy, Composites Part B: Engineering等期刊上。

1.3、标志性成果

1.3.1 电解海水制氢

 建设了高温SOEC测试平台、海水供水模块等，系统开展了舟山外海直采海水电解制氢研究。采用本实验室开发的平管型固体氧化物电池，制氢效率达到了70%，稳定运行400 h以上。研究表明，海水蒸发进入SOEC后可以实现稳定高效地产氢。

图 14 固体氧化物电池电解海水制氢性能

1.3.2 高温电解实现CO2转化利用

 针对工业中高温CO2资源利用、火星大气纯CO2环境制氧等应用场景，利用实验室自主开发的平管型固体氧化物电池开展CO2电解研究，实现稳定运行2000h，电解能量转换效率达到90%；相关成果发表在国际著名能源期刊Applied Energy上。此外，还开展了共电解水与CO2的研究，实现稳定运行1000h。如图15和16。

图 15 电解CO2性能

图16 共电解H2O/CO2性能

1.4、方向带头人与队伍

方向带头人：陆之毅，博士，研究员，博士生导师，获得中科院率先行动“百人计划”B类与浙江省海外高层次人才创新长期项目支持。浙江省千人计划、中科院百人计划获得者。2010年和2015年分别获北京化工大学获本科和博士学位。2016年3月至2019年8月在斯坦福大学材料系从事博士后研究。2019年9月获聘研究员，全职加入中国科学院宁波材料技术与工程研究所。主要从事面向电催化应用的电极材料与结构研究，与团队成员一直保持着紧密的科研合作，提出并验证了电化学调控催化剂以及超浸润电极结构的新思路，并成功应用于电解水与燃料电池体系中，获得了能量转化效率的大幅提升。以第一作者（含共同第一作者）或者通讯联系人在Nat. Catal., Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Acc. Chem. Res.等国内外顶级期刊发表论文30余篇，其中ESI高被引论文8篇，总被引超过3000次，并获授权中国专利5项。

骨干成员：谢银君，研究员，博士生导师。2014年在中科院兰州化学物理研究所获理学博士学位，曾获中科院院长优秀奖和中科院优秀博士论文奖，入选爱思唯尔旗下Reaxys博士奖（全球45人之一）。2015进入以色列魏茨曼科学研究所有机化学系从事博士后研究，并于2017年入选高级博士后研究员。2019年以“团队人才”研究员全职加入中科院宁波材料所。入选国家级人才项目和中科院人才项目，作为团队带头人入选宁波市“3315计划”创新团队。目前已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等国际高水平期刊发表论文30余篇，并被引用1700多次，申请国际国内发明专利7项（授权3项），PCT专利1项。

骨干成员：况永波，博士，研究员，博士生导师。浙江省“海外高层次人才引进计划特聘专家”。本科毕业于上海交通大学，2011年获得日本东京工业大学材料物理与化学博士学位，随后留校从事燃料电池非贵金属催化剂研究。2017 年回国加入宁波材料所任研究员。主要围绕光电催化水分解制氢，以及新型能源和环境催化材料和体系开展相关基础和应用研究。在Nat. Energ., Joule, Adv. Energy Mater.等国际权威期刊发表论文30余篇，被引用 1600 余成员次。撰写 Wiley出版社专著章节1篇。申请国际国内发明专利12项。并受邀担任Joule等国际著名杂志审稿人。

骨干成员：尹宏峰，博士，研究员，博士生导师。主要从事燃料电池气体催化、电极材料合成与SOFC技术开发等研究。已在国际一流杂志PNAS, Chem. Comm., J. Phys. Chem. C, J. Mater. Chem. A等学术期刊上发表学术论文40余篇，申报与授权发明专利18件。近5年领导的团队先后参与承担了SOFC国家重点研发计划、SOFC科技部国际合作、气体催化国家973计划青年科学家专题子课题，参与承担了燃料电池国家自然科学基金重点项目，主持了国家自然科学基金面上项目、中国科学院STS区域重点项目等。组织并完成燃气预处理与尾气处理催化单元与5kw SOFC系统的整合工作，主持宁波市“科技创新2025”重点项目“5kW甲醇重整与PEMFC一体化系统集成关键技术研究与应用”项目，完成实施集燃烧启动与催化重整一体化的热电联供系统设计与控制技术，20kW-SOFC系统集成与示范技术等。

骨干成员：王建新，博士，研究员，博士生导师，2013届中国科学院青年创新促进会会员， 2013年宁波市优秀博士后。2007年博士毕业于中科院固体物理研究所（凝聚态物理专业），获理学博士学位；同年加入中科院宁波材料所燃料电池事业部从事博士后研究； 2013年12月晋升为项目研究员。主要开展固体氧化物燃料电池SOFC，电力储能电池核心材料与电池应用技术研究。作为课题负责人承担国家级科研项目3项，其余项目10余项，累计各类科研项目经费3600余万元。其中科技部863主题项目子课题“25kW平板式SOFC电池堆技术”，课题经费1257+1000万元。作为科研骨干承担了中国科学院院长基金以及院重要方向性项目，是SOFC省市创新团队的核心骨干成员。2015年以来，负责新能源技术所SOFC材料与电池、电力储能电池等技术的研发与产业化工作，累计申报与授权发明专利30余项，发表论文30余篇。

骨干成员：何佩雷，博士，研究员，2016年在清华大学化学系获得博士学位，2016年至2021年在新加坡南洋理工大学、美国马凯特大学及爱荷华州立大学从事博士后研究；2021年4月受聘于中科院宁波材料技术与工程研究所开展研究工作。何佩雷目前主要从事功能纳米材料在催化领域的基础和应用研究，近年来发表SCI论文20余篇，其中第一作者或通讯作者论文12篇，包括Sci. Adv., Angew. Chem. Int. Ed, Adv. Mater., Adv. Funct. Mater, Chem. Sci.等国际权威期刊，单篇论文最高被引500余次，担任Appl. Catal. A, Appl. Catal. B等高水平期刊审稿人。

1.5、建设计划

依托重点实验室建设基于SOEC技术的制氢、储能开发平台；依托重点实验室，积极联合石化企业打造基于SOEC技术的绿色化工；培养一支20人左右的高水平研究队伍，引进或培养1~2名国家级人才、3~5名省部级人才。

电解海水制氢材料与装备

电极催化材料构效关系探索