1. 研究目的与意义（文献综述）

燃料电池被誉为继火力，水力，核电后的第四代发电技术。燃料电池之所以受到各种领域的青睐，让众多国家投入使其产业化，与燃料电池本身的高效性，清洁性，环保性，燃料来源广泛等性能密不可分[1]。燃料电池是一种直接将化学能转化为电能的装置，如果燃料电池的燃料供给充足，那么燃料电池将会持续发电。燃料电池根据不同的电解质，主要分为以下几种：1.碱性燃料电池（afc）：以强碱为电解质，2.磷酸型燃料电池（pafc）：以磷酸为电解质，3.熔融碳酸盐电池（mcfc）：以熔融碳酸盐为电解质，4.质子交换膜燃料电池（pemfc）：以固体高分子材料为电解质，5.固体氧化物燃料电池（sofc）：以固态氧化锆为电解质。相比于其他的燃料电池，固体氧化物燃料电池有着高效率，燃料来源广泛等优点。同时，固体氧化物燃料电池的应用也十分的广泛，小到电子设备，如手机，笔记本，大到电站，船舶，新能源汽车等设备[2]。

燃料电池的诞生可以追溯到1839年，英国的物理学家grove在以金属铂为电极，氢气为燃料的电解水逆向反应的实验中发现会产生微弱的电流，因而研制出了燃料电池[3]。而固体氧化物燃烧电池的历史可以追溯到20世纪，美国西屋电气公司研制出了（22mm 1.8m）的管式sofc，它采用电化学气相沉积方法制作了极薄的电极薄膜，并且拥有2万小时的运行经验，但由于建造以及维护成本过于高昂，难以进行商业化。后续，在1997年，西门子收购了西屋公司，西门子公司在荷兰组建了一套sofc的系统，开发了平板式sofc发电装置。在2002年，西门子与加州大学合作，安装了第一套sofc与气体涡轮机联动的发电系统，发电功率为220kw，并在该校的燃料电池研究中心投入研究并运行[4]。在日本，许多公司比如三菱重工等已经开始研究圆管式sofc装置，燃料利用率可达到58%。日本其他公司也对平板式sofc的燃烧电池进行研究。在1996年，三菱重工造船所与电力部门合作，成功创造了5kw的平板式sofc燃料电池模块[5]。在欧洲，德国海德堡的研究所在20世纪70年代就研制出圆管式的sofc燃料电池。德国尤利希研究中心的研究成果也能达到数千瓦级功率。同时，欧洲其他国家，如英国，法国，荷兰等国家成立了国立研究所，和大学合作积极研究中低温型sofc燃料电池，并推动sofc的商业化发展[6]。

国内的燃料电池起步比较晚，发展也较为缓慢。在上世纪曾有一段对燃料电池研究的热潮，但后期由于国家发展策略调整最后不了了之。直到2011年，科技部重新对sofc进行了立项研究，国家希望在研究水平提高的同时，能够进一步提高燃料电池的商业化推进。经过一段时间的发展，已有了初步的成效。徐晗等人对sofc-chp家用系统研究发现，在设计工况下，如果单独进行发电的电池的效率远不如该系统的使用效率，并且该系统的效率与过量空气系数有关，过量空气系数数值越低，则效率越高，并能优化其使用性能[7]。王旭等人对igcc-sofc系统进行研究发现，整个系统的效率与整体空分系数和主蒸汽压力有关，如果整体空分系数增加并选取一定的最佳蒸汽压力，该系统的性能将得到明显提高[8]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

主要完成固体氧化物燃料电池sofc的发展现状及应用调研、固体氧化物燃料电池sofc的结构和工作原理分析、建立固体氧化物燃料电池sofc仿真模型、利用仿真软件对固体氧化物燃料电池sofc进行仿真、根据仿真结果分析优缺点等。

2.2研究目标

3. 研究计划与安排

1、英文翻译、文献阅读报告及开题报告；（第1周—第3周）

2、查找并阅读文献，总结归纳国内外固体氧化物燃料电池sofc的发展现状及应用，针对固体氧化物燃料电池sofc，详细分析其结构及工作原理；（第4周—第5周）

3、学习建模软件和仿真流体分析软件；（第6周—第8周）

4. 参考文献（12篇以上）

[1]魏增福,郑金.燃料电池发电的研究现状与应用前景[j].广东电力,2009,22(12):1-7.

[2]孙晓红.燃料电池发展前景[j].民营科技,2013(02):155.

[3]贾林,邵震宇. 燃料电池原理及其应用[m].中国城市燃气学会应用专业委员会 2004 年会,2004.