[发明专利]具有加热能力的SOEC系统

权利要求书

1.一种用于电化学还原CO₂的固体氧化物电解系统，其包括平面固体氧化物电解池堆，所述电解池堆包括多个固体氧化物电解池，每个电池包括氧化电极层、还原电极层和电解质层，

所述电解质层包括第一电解质层、第二电解质层和通过所述第一电解质层和所述第二电解质层的相互扩散所形成的层，

其中所述相互扩散层是通过在高于1250℃下烧结所述电解质层而获得，

其中在700℃下测量的电解质的面比电阻大于0.2Ωcm²，并且所述电解质的总厚度小于25μm，

其中所述第一电解质层主要包括稳定化的氧化锆，所述第二电解质层主要包括掺杂的二氧化铈，

其中所述相互扩散层的厚度为至少330nm，

其中所述氧化电极包括两层或更多层，并且其中最靠近电解质的氧化电极层是掺杂的二氧化铈和Ln_1-x-aSr_xMO_3±δ的复合材料，其中Ln是镧系元素或其混合物；M是Mn、Co、Fe、Cr、Ni、Ti、Cu或其混合物；0≤x≤0.95，0≤a≤0.05且0≤δ≤0.25；其中离电解质最远的氧化电极层主要是Ln_1-x-aSr_xMO_3±δ、Ln_1-aNi_1-yCo_yO_3±δ或Ln_1-aNi_1-yFe_yO_3±δ或其混合物，其中0≤y≤1。

2.根据权利要求1所述的固体氧化物电解系统，其中所述相互扩散层的厚度为至少350nm。

3.根据权利要求1所述的固体氧化物电解系统，其中所述第一电解质材料主要是(Y₂O₃)_x(ZrO₂)_1-x，其中0.02≤x≤0.10；或(Y₂O₃)_y(L₂O₃)_z(ZrO₂)_1-y-z或(Sc₂O₃)_y(L₂O₃)_z(ZrO₂)_1-y-z，其中0.0≤y≤0.12，0≤z≤0.06且L为Ce、Gd、Ga、Y、Al、Yb、Bi或Mn。

4.根据权利要求1所述的固体氧化物电解系统，其中所述第二电解质材料主要是(Ln₂O₃)_x(CeO₂)_1-x，其中0.02≤x≤0.30，并且Ln是镧系元素或两种镧系元素的混合物。

5.根据权利要求1所述的固体氧化物电解系统，其中所述电解质的面比电阻的至少65％源自所述相互扩散层。

6.根据权利要求1所述的固体氧化物电解系统，其中所述氧化电极在700℃下在空气中测得的面内电导率为高于30S/cm。