SOEC的性能瓶颈往往存在于电极反应动力学，特别是阳极的析氧反应和阴极的二氧化碳活化。近年来，研究人员通过精巧的材料设计策略，在提升电极活性与稳定性方面取得了系列突破。

在阳极优化方面，析氧反应是SOEC阳极的关键限速步骤。中国科学院大连化学物理研究所的研究团队通过钡分散策略，在钴基钙钛矿阳极表面构建了特殊的活性表界面结构。该策略通过调控阳极材料的表面电子结构，使O 2p能带中心上移，提升了钴元素的价态，从而显著加快了阳极表面的电荷转移过程，并促进了界面氧溢流，最终有效降低了极化电阻，增强了高温析氧反应的活性和稳定性。

在阴极革新领域，针对高温CO₂电解，阴极材料的CO₂吸附和活化能力至关重要。传统的氧离子导体阴极材料催化活性有限。为此，中国科学院大连化学物理研究所与合作单位成功开发了用于SOEC阴极的高温稳定型单原子催化剂。他们通过强共价金属-载体相互作用，将钌单原子锚定在阴极的氧离子导体表面，这不仅保证了单原子在高温下的稳定性，还调控了载体材料的电子结构，促进了氧空位的形成，从而大幅增强了CO₂的吸附与活化能力，使得CO₂电解的电流密度显著提升。

这些在原子/纳米尺度上的材料设计，为突破SOEC的性能瓶颈提供了新的思路，指明了通过优化电极表面电子结构来开发高效、稳定电极材料的方向。