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SOEC的性能瓶頸往往存在于電極反應動力學，特別是陽極的析氧反應和陰極的二氧化碳活化。近年來，研究人員通過精巧的材料設計策略，在提升電極活性與穩定性方面取得了系列突破。

在陽極優化方面，析氧反應是SOEC陽極的關鍵限速步驟。中國科學院大連化學物理研究所的研究團隊通過鋇分散策略，在鈷基鈣鈦礦陽極表面構建了特殊的活性表界面結構。該策略通過調控陽極材料的表面電子結構，使O 2p能帶中心上移，提升了鈷元素的價態，從而顯著加快了陽極表面的電荷轉移過程，并促進了界面氧溢流，最終有效降低了極化電阻，增強了高溫析氧反應的活性和穩定性。

在陰極革新領域，針對高溫CO?電解，陰極材料的CO?吸附和活化能力至關重要。傳統的氧離子導體陰極材料催化活性有限。為此，中國科學院大連化學物理研究所與合作單位成功開發了用于SOEC陰極的高溫穩定型單原子催化劑。他們通過強共價金屬-載體相互作用，將釕單原子錨定在陰極的氧離子導體表面，這不僅保證了單原子在高溫下的穩定性，還調控了載體材料的電子結構，促進了氧空位的形成，從而大幅增強了CO?的吸附與活化能力，使得CO?電解的電流密度顯著提升。

這些在原子/納米尺度上的材料設計，為突破SOEC的性能瓶頸提供了新的思路，指明了通過優化電極表面電子結構來開發高效、穩定電極材料的方向。