文 献 综 述

一、引言

随着经济社会的发展、科技的进步，对能源的需求量日益增多，其中化石能源仍然占据绝大部分，然而化石能源属于不可再生能源，其总量是有限的，因此寻找可持续能源的任务被提上了日程。

燃料电池是将其燃料所具有的化学能转化为电能的装置，且转化率较高，基本能达到70%。卡诺循环是只有两个热源（一个高温热源和一个低温热源）的简单循环，但燃料电池并不受卡诺循环的限制。其燃料主要为H₂和CH₄气体，均属于清洁、可持续能源。H₂可由H₂O发生分解反应制得，来源广泛易得，H₂通过燃料电池与氧气反应后又可以生成H₂O。可燃冰的开采给CH₄提供了新的来源、大大地增加了CH₄的可用量，CH₄与氧气完全反应后生成CO₂和H₂O，且在燃料电池中CO₂的生成量也比其他装置要少^[1,2]。

二、发展现状

燃料电池从20世纪40年代发展至今，大致可以分为5种类型：碱性燃料电池(AFC)，磷酸盐燃料电池(PAFC)，熔融碳酸燃料电池(MCFC)，质子交换膜燃料电池(PEMFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。AFC造价昂贵，民事领域实用性不强；PAFC造价昂贵，存在燃料泄露问题；MCFC腐蚀性强，电极易还原；PEMFC需使用贵金属铂，铂资源有限且价格昂贵；SOFC需在高温下运行，使用环境温度需在600℃以上。

固体氧化物燃料电池是全固态的电池，是第三代燃料电池，革命性的突破了碱性燃料电池(AFC)以及磷酸盐燃料电池(PAFC)的缺陷。SOFC的优点较多，除了其他类型的燃料电池的共同优点之外，还具有无腐蚀、泄露，清洁高效，设备简单等一系列优点：

1.转换效率高，能量转化过程可以突破卡诺循环的束缚，可以将燃料的化学能直接转换成电能，避免了中间过程产生能量损失，能量转化率达到70%；

2.环境友好性，SOFC为全固态结构，使用方便，不易受环境影响，没有液态电解质的腐蚀问题；