近日，清华大学于波课题组在国际能源期刊Advanced Energy Materials上发表了题为“A Novel Solid Oxide Electrolysis Cell with Micro-/nano Channel Anode for Electrolysis at Ultra-high Current Density over 5 A cm^-2”的研究论文。研究人员成功制备出一种新型纳微通道结构固体氧化物电解池，并实现了在高温、超高电流密度苛刻条件下的稳定运行。经由扫描电镜（SEM）、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、纳米三维计算机断层扫描（nano-CT）等测试手段表征后，研究人员发现，该电解池的纳微通道阳极具有高度定向的孔道（曲折因子~1）、极高的孔隙率（~58%）以及超高的孔道连通性（连通孔所占的比例为99%）。结合X射线光电子能谱（XPS）、COMSOL数值仿真等手段进行机理分析，研究人员发现，上述结构特征有助于纳微通道阳极实现快速的氧气生成和扩散动力学。电化学性能测试结果表明，该纳微通道结构SOEC具有极高的电化学活性（800 ℃下极化阻抗仅为0.135 Ω cm²），在1.3 V的电解电位下，电流密度即可达到5.96 A cm^-2，对应的产氢速率高达2.5 L h⁻¹ cm⁻²。这是目前报道中SOEC高温电解制氢所能达到的最大稳定运行电流密度。未来，该新型纳微通道结构固体氧化物电解池有望实现大规模的电解制氢工业化应用。