文 献 综 述

1. 引言

固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。被普遍认为是在未来能够得到广泛普及应用的一种燃料电池。SOFC 具有高效、环保、燃料适用性广等优点。固体氧化物燃料电池适合作居民区的分散式电源供电，并可实现热电联供，还可以用作备用电源，以便应对突然停电等突发事件，军事机构、银行、医院等重要场所是 SOFC被广泛应用的潜在市场^[1]。因此，固体氧化物燃料电池的研究具有重要意义。但其工作温度（800-1000 ℃）较高，易引起材料分解、高温密封困难、能耗增加、生产成本高等问题，但降低工作温度将导致欧姆极化电阻和电极的电化学极化损失增加，电催化活性显著降低，最终使电池的输出功率显著减小，严重影响电池性能。因此，SOFC面临的最大挑战就是在降低电池工作温度的同时，使电池各组元仍保持较高的活性。

2. SOFC工作原理

SOFC主要组件有电解质、阳极和阴极。工作原理如图2.1所示：

图2.1 SOFC 的工作原理

氢基燃料与空气分别位于阳极-电解质-阴极夹层的两侧。电池工作时，在外电路中，电子在电极电势差的作用下，从阳极移动到阴极。氧分子在阴极与电解质界面处得到电子，发生电化学反应生成氧离子 O^2-。氧离子通过电解质传递至阳极界面，与H₂或CO 等燃料气反应生成 H₂O 或 CO₂，从而产生电流输出电能^[2]。对应化学反应式为：

阳极： H₂ O₂→ H₂O 2e^-

或CO O₂ → CO₂ 2e^-