连接两极，电子通过外电路形成电流，带动负载工作。

图1.1氧离子传导型燃料电池(SOFC-O)工作原理图

1.1.3 SOFC的极化损失

 早期研发的SOFC，使用温度在1000℃左右，在高温环境下工作时电池会出现发生界面反应、材料高温蠕变、材料选择受限和成本增加等诸多的问题，从而影响SOFC的性能以致推广。进一步降低操作温度的将会带来如下的好处：1.电极、电解质、连接体材料选择范围更加广泛，避免使用如铂等成本高的材料作为连接体，降低了生产成本，加快其工业化生产。2.材料的稳定性增加，较低的工作温度避免了材料发生相的转变，从而使得电池的寿命增加。3.较低的温度可以使一些天然气体不用外部重整而直接使用，燃料的选择范围更加广泛。4.缩短了电池的启动时间，使得固体氧化物电池在中小型分散领域能有广阔发展。由此可见，SOFC的中低温化有着极其重要的意义。

    降低工作温度虽然能解决高温时的一些问题，但也不可避免地带来了电池电化学性能降低的问题。如今，研究中低温SOFC面临的主要问题有电池欧姆损失以及电极极化损失和催化活性的降低。

①欧姆极化是由于参与电极反应的离子(通过电解质)或电子(通过电极和集流器)的传导电阻和电池组件间的接触电阻而引起的极化现象，影响SOFCs欧姆极化的主要因素是：电解质电阻、电极电阻、电解质与电极的界面电阻、电极与集流器的界面电阻等。

②浓差极化，又叫扩散极化，在传质物质受到传质控制时，因反应物供给速率或生成物迁移速率小于对应的放电电流时，表现出来的极化就是扩散极化。当电极反映完全由扩散控制时，达到极限电流，此时电池电压急剧下降。浓差极化由体系传质性质决定。传质过程与温度、压力、浓度和体系的物理性质有关。在SOFC中，反应主要通过多孔电极扩散，所以电极的微观结构很重要。

③活化极化和一般的化学反应一样，燃料电池内部发生的电化学反应都必须克服一个能垒，这个能垒称为活化能。电极反应中正是活化能的存在导致了活化极化。电极反应以一定速率进行，一般反应速率由速率控制步骤决定，要求有额外的能量来克服反应速率控制步骤的能垒，这个势能就是活化极化电势。可以通过以下几种方法来尽量降低活化极化过电位：(l)采用催化活性高的电极催化剂；(2)改善电极的微结构，增加其三相界面，相当于增加了电极反应的活性点，提高电极的催化活性；(3)尽量增加反应气体的浓度和压力，提高反应活性点的有效利用率；(4)提高反应温度。

1.2复合阴极的分类及研究近况

1.2.1传统复合阴极

1.2.2纳米结构复合阴极

1.3浸渍法制备阴极

    离子浸渍法在工业上已经是比较成熟的技术，但应用于SOFC复合电极材料的制备是近年来才开始研究的新方向。

    采用离子浸渍工艺提高SOFC的阴极性能最初是由美国劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）发明的。这种方法是通过对在多孔阴极或者电解质骨架表面浸渍第二相物质（一般是硝酸盐的前驱体），然后在高温下烧结成相，骨架空隙内形成纳米级颗粒，从而形成复合电极。这种结构的电极包含了两个连续的相，即电极骨架相和浸渍颗粒相，根据不同相所具备的不同的传导性质，可以使不同的载流子都可以有一个连续的传递通道，并且不同的载流子之间接触并发生反应的区域也因此布满整个骨架结构的表面，极大地扩展了反应发生的界面，从而加快反应速率[21]。电极中的三相界面长度越长，其电极极化阻抗越低。因此通过离子浸渍方法优化阴极微观结构可以大大提高电池的电化学活性。