毕业论文移动版

    新能源，即具有可再生性、安全环保且高效的能源。一大批新能源如太阳能、风能、水能、生物质能、核能、地热能正在人们积极地研究与开发下迸发出年轻的活力。在众多的新能源技术中，燃料电池作为一种新型的发电技术，以其高效、环保、安全、适应性强的特点，备受人们青睐。燃料电池可以直接将燃料之中的化学能转化为电能，不受卡诺循环的限制，其燃料——电能转换效率可达45%~60%，发电效率远远高于以化学能——热能——机械能——电能为模式的传统发电方式，且不会产生NOx、SOx等污染物。同时，燃料电池可以是理想的全固态机械结构，其内部结构相对静止，故不会产生噪声，且使用寿命长。燃料电池体积小、建设周期短，可以根据需要由电池堆组装来改变电站功率，不受环境因素限制，可依靠补充燃料而随时充电，十分方便。可以这么说，在如今各项新能源技术中，没有一项能源生成技术能够如燃料电池一样将诸多优点集于一身。

    根据电解质的不同，燃料电池可分为五类：磷酸盐燃料电池（PAFC）、聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）、碱性燃料电池（AFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）。其中，固体氧化物燃料电池（以下简称SOFC）是继PAFC、MCFC之后的能量转换效率最高的第三代燃料电池系统，同时有着绿色环保、全固态结构、燃料兼容性高等优点，引起各国科学家的广泛兴趣。

    由于单节SOFC只产生1V左右的电压，输出功率十分有限。因此若想获得大功率SOFC，就必须将若干个单节电池以串联、并联或者混联的方式组装起来。目前最常见的两种结构形式为管式结构和平板式结构，此外还有串节式和整体式[1]。

    在平板式结构电池组中，电池串联连接，结构简单；功率密度较高；相比于其他方式电池几何形状和通气管道有更多选择；组元分别组装，电池质量易于控制；成本低，适合大规模生产。然而其缺点也十分明显，就是密封问题尚未得到妥善解决，压紧式密封会造成应力；除此之外还有接触电阻较高、大面积薄陶瓷制作困难等问题。管式结构是最早发展的一种结构形式，无需密封部件，热应力对其影响较小，电池之间易于连接，是目前较为成熟的一种形式。

    微管式（micro tubular）固体氧化物燃料电池（以下简称MT-SOFC）是管式结构上的微型化，其直径通常在0。5~2mm之间。相较于普通SOFC，其优势十分明显[2]：其相对表面积较大，传质效率和体积功率密度较大，升降温速率大大提高，力学性能加强，受热应力影响大大减小，并且在便携性和移动性上具有较大优势，可用作车辆电源、单人便携电源、野外电源、不间断电源等[3-5]，受到国内外科学家的广泛青睐。

    MT-SOFC不足之处在于：需要高活性的电极与高电导率的电解质；需要更高机械强度的材料；电池组装困难。以上几点限制了MT-SOFC的输出功率，若要将其应用于实际生活，尚需要突破许多困难，依赖于科研工作者的努力。

1。2 工作原理与特点

（1） 工作原理

    燃料电池，即将燃料与氧化剂发生化学反应所产生的化学能转化为电能的一种发电装置。燃料电池兼具了传统电池与内燃机的性能。与传统电池相比的不同之处在于，只要燃料能够供给，燃料电池就能源源不断地产生电能，改善电池性能的同时又节约了材料；与内燃机相比的不同之处在于，在内燃机中，燃料之中的化学能首先以燃烧的形式转换为热能，然后才能转换为机械能或电能；而燃料电池可将化学能直接转换为电能，大大提高了能量转换效率。 (责任编辑：qin)