固体酸化物形電解セル
上述の式より、陽極界面の電子抵抗 r e a {\displaystyle r_{e}^{a}} を増加させ、陽極界面のイオン抵抗 r i a {\displaystyle r_{i}^{a}} を減少させることにより、内部酸素分圧を小さくできるとわかる。
LSM酸素極にGdドープCeO 2(GDC)ナノ粒子を含浸させると、電極/電解質界面での層間剥離が防止され、セルの寿命が延びることがわかった。なぜ剥離が防げるのかについては今後の研究が待たれる。
最近の研究では、時々電気分解モードから燃料電池モードへ切り替えることで酸素分圧の蓄積が減少し、電解セルの寿命が大幅に延びることがわかった。
φ O x {\displaystyle \phi ^{Ox}} と φ a {\displaystyle \phi ^{a}} はそれぞれ陽極表面と陽極電解質界面での電位
を指す。
電気分解時は、 φ O x {\displaystyle \phi ^{Ox}} > φ a {\displaystyle \phi ^{a}} 、 E a {\displaystyle E_{a}} > E N {\displaystyle E_{N}} となる。 P O 2 a {\displaystyle P_{O2}^{a}} が P O 2 O x {\displaystyle P_{O2}^{Ox}} より大きいか否かは、 ( φ O x {\displaystyle \phi ^{Ox}} - φ a {\displaystyle \phi ^{a}} ) または E a r e a R e {\displaystyle {\frac {E_{a}r_{e}^{a}}{R_{e}}}} が ( E a − E N ) r i a R i {\displaystyle {\frac {(E_{a}-E_{N})r_{i}^{a}}{R_{i}}}} より大きいか否かによって決まる。
陽極と電解質の剥離は電池の抵抗を増加させ、安定した電流を維持するために高い動作電圧 E a {\displaystyle E_{a}} が必要になる。電圧 E a {\displaystyle E_{a}} が上昇すれば内部の酸素分圧が上昇し、劣化がさらに進行する。