1.固体氧化物燃料电池（SOFC）概述 化石燃料是被人们广泛使用的一种不可再生资源，其储量有限且在使用过程中会造成污染，这就要求我们寻找绿色的新能源来替代化石燃料。

SOFC是把反应物的化学能直接转化为电能的电化学装置，具有固体电解质稳定性强，燃料适应性强，电池尺寸灵活，转换效率高，清洁无污染等优点。

由于受到材料选择和制备等因素的限制，直到21世纪才开始出现SOFC的商业化产品[1-4]。

SOFC作为一种清洁的能源转换装置，可广泛应用于交通、大型发电等领域，因而科学家十分关注SOFC的研究。

SOFC可分为两种类型：氧离子传导（O-SOFC）和质子传导（P-SOFC），划分这两种类型的关键在于电解质传导的载流子：前者电荷转移依靠的是氧离子传输，后者以陶瓷膜作为电解质，以质子传输实现电荷转移。

对于O-SOFC，在阴极的相界面处，氧气得电子被还原成氧离子，由于电解质两侧具有电位差和浓度差，氧离子通过电解质迁移到阳极；在阳极处，氧离子与氢气（燃料气）反应生成水，释放电子。

电池反应方程式为： 阴极：O2 4e - 2O2- （1-1） 阳极：H2 O2-H2O 2e (1-2) 总反应：2H2 O2-2H2O (1-3) 对于P-SOFC，在阳极的相界面处，氢气（燃料气）失电子被氧化成质子，质子通过电解质迁移到阴极；在阴极处，氧气得电子被还原变成氧离子，氧离子与氢离子反应生成水。

电池反应方程式为： 阳极：H2 - 2H 2e (1-4) 阴极：4H O2 4e - 2H2O (1-5) 总反应：2H2 O2-2H2O (1-6)如图1-1所示为两种SOFC的工作原理[5]。

2.SOFC关键材料 SOFC主要由阳极、电解质、阴极、连接和封装材料等组成。

阳极和阴极的主要作用是：提供氧化还原反应的场所、提供电流；电解质是SOFC最核心的部件，它的主要作用是：隔离燃料气体和氧化气体，连接阳极和阴极，并在其间传导离子；连接和封装材料关系到电池的额定输出电压和功率，以及电池的正常运行。