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寻常的固体燃料电池（SOFC）功率非常有限，只能产生 1 伏特左右的输出电压， 为了使其电压和功率达到具备可正视的商业化及格线，我们需要大大增加它的功率。要 达到这一目的，我们将采取对多个的单电池用串并联等各种方式组成成套的发电反应堆 组。目前研究者们搭建出的常用构造有管孔型、平板式和一体式三种，在这些可选项里， 板式因其显著高出一截的功率密度与较低的生产成本而成为该项目目前已提出的所有

方案中最有前景的一种[3]。

1。2 固体氧化物燃料电池较传统能源的优势

与烧煤炭发电相比，固体氧化物燃料电池通过电化学反应，跳过了燃烧和机械过程， 直接将燃料中的化学能转化成为电能，不仅不受热机效率限制，能量的转化率可以极高， 而且因不需要机械运转而安静可靠、污染小到可忽略。与普通化学电池相比，它又不受 化学物质容量的局限，燃料电池只需要外界不断提供燃料与氧化剂，就可以不断产电。

与质子交换膜燃料电池相比，除开效率高这一优势外，SOFC还避免了使用Pt这类 贵金属制作电极材料，再消除一氧化碳对电极的毒化，降低了对燃料质量的要求，因而 显著增大了燃料选择或改变的灵活性。文献综述

除此以外，固体氧化物燃料电池还有对燃料进行改革的可能性[4]，对它的深入研究 和开发以及尽快商业化，是全球当下环境保护和新能源两大领域的希望，被包括欧美、 日韩在内的很多国家的重视。

1。3 该新能源目前面临的困难

常规的固体氧化物燃料电池，它的工作温度往往要接近甚至超过一千摄氏度，这很 容易就会引起例如损害环境，使材料变质老化，运行保护成本偏高之类的实际困难。上 述难点本质上主要由两个技术难点引起：（1）一般电池必须在高温下运作。离子电导 率的需求注定了燃料电池的运作温度不能太低，即使改用熟知的 YSZ 电解质，温度要 求也依然不得低于七百摄氏度。（2）电解质层为 10–6 级。为了降低电阻损失，电解质 层。已通过工艺改进到了微米级厚度。这个厚度的电解–质层不仅对气密性有较高要求， 往往亦–对化学稳定性和机械强度有一定硬性需求，麻烦的是——离子运动位移又必定 伴随着无法忽视的质量转移，而这与尽量保持电池反应部件的化学稳定彼此矛盾，这个 困扰研究者们的问题可以说是从理论上讲就无法解决。同时，薄膜 SOFC 对生产过程中 的工艺要求也太高。在结构、稳定性和坚固这三个条件的制约下，燃料电池反应部件进 入微米级厚度就基本上走到了尽头。

1。4 无电解质单部件燃料电池研究方向

采取更合适的构型，使用更优异的材料，以使电池拥有更优异的科研价值和商业利 用前景。

1。4。1 无电解质单部件燃料电池的诞生

湖北大学物电学院教授、湖北省百人计划特聘专家朱斌及其所领导的研究团队，通 过长期科研攻关，成功研制出了 EFFC(Electrolyte–Free Fuel Cell，即无电解质燃料电 池)[5]，这种尚无先例的三合一结构燃料电池为单层结构，这个单一同态层组成分为：钐 掺杂的氧化铈和锂、镍、锌基氧化物纳米粒子构成的混和物。该结构–同时具有半导体 特性和离子传导特性。 更奇妙的是，当空气和氢气同时供应给上述所说的单层结构两边时，此单层结构即发挥 将 O2 催化还原的功能，又同时负责将 H2 催化氧化。内部反应可按顺序由以下步骤进行 描述：（1) 在电池反应片通氢气的一侧，氢气分子会被分解为 H+和 e-，这个部位相当 于阳极；（2) 在电池反应片暴露向空气的一面，被电池组电路带来的 e-会与 O 结合形 成 O+，这个部位相当于阴极；（3)最后，反应片两端产出的离子在其纳米级别的表面结 合产生 H2O，最终，唯一产物水蒸汽从孔洞中排出，整个电池的反应完成。 (责任编辑：qin)