文 献 综 述

1. 固体氧化物燃料电池发展背景及简介

随着人类文明的迅速发展，过度开发和低效率使用化石能源已造成世界范围内的能源短缺，并导致严重的环境污染问题。燃料电池不受卡诺循环的限制，能量转换效率可高达40-60％。在所有的燃料电池中，属SOFC的运行温度最高，燃料适应强，电解质稳定性好，目前已经成为最有前景的能源装置之一。然而传统的 SOFC操作温度通常在1 000℃ 左右^[1]。如此高的操作温度引入了一系列的问题， 如材料价格昂贵，电池组件之间的相反应加速进而影响电池的寿命，近年来人们普遍认为， 降低操作温度是 SOFCs 能在实际中得以应用的关键。

2. SOFC工作原理

固体氧化物燃料电池组一般是靠单电池片串联或并联，再通过连接材料和密封材料组装成电池堆。其中单电池片又由阳极、电解质、阴极三部分构成。阳极又名燃料极，是燃料气体的氧化和产生电子的场所；电解质用来传导氧离子或质子，同时其致密的结构可以来隔绝阳极和阴极反应物；阴极又名空气极，是氧分子消耗电子变成氧离子的场所。

图 1 为固体氧化物燃料电池反应示意图，导入阴极的氧在阴极电极中得到电子成为氧离子，氧离子经电解质向阳极移动，在阳极中形成的电子沿着外部电路向阴极移动，如此一来形成电流， 进而在外部电路中流通。当以 H2 作为燃料气时， 固体氧化物燃料电池中阴阳极发生的化学反应可以简单用下式表示^[2]:

阴极： 1/2O₂ 2e^-→O^2-

阳极： H₂ O^2-→H₂O 2e^-

总反应： H₂ O₂→H₂O