阴极反应为：                O_2+4e^-=2O^(2-) 

电池总反应为：          〖2O〗^(2-)+〖2H〗_2→2H_2 O_2+4e^-

固体氧化物燃料电池的工作原理示意图

中的燃料是氢气或者其他燃料气体。

它的工作原理类似于水电解的“逆”反应装置：当外部载荷进入固体氧化物燃料电池的时候，多孔阴极处的氧气被还原成氧离子，氧离子再通过固体电解质传送至阳极，和燃料气体（如H2、CO等）发生反应生成H2O、CO2等。

在固体氧化物燃料电池的组成部件中，固体电解质材料的选择和制备在很大程度上决定了固体氧化物燃料电池的整体性能的优劣，它起到了离子传导和隔绝气体的关键性作用。

在固体电解质材料的研究和发展中,YSZ（氧化钇稳定氧化锆）是目前使用较为广泛的一种固体电解质材料。它的阴阳两极主要是由锰酸锶镧和镍陶瓷组成，掺杂LaCrO3作为连接件。它主要具备这五个优点：总燃料能转化率高、良好的离子电导率、优异的气体致密性、良好的化学稳定性和热稳定性等。

然而，1000℃的高温工作条件导致YSZ的应用遇到了许多阻碍，主要由于这三点：1000℃的工作温度会使电极材料和连接材料比较容易发生老化，难以找到适用的、满足该工作温度严苛要求的封装材料，整个电池的制作成本也将会随之增加。1000℃的工作温度增加了发生界面反应的可能性，容易发生电极烧结，还可能发生因材料间热膨胀系数不相符从而导致YSZ电解质成分相互扩散等不良后果。1000℃的工作温度会严重影响电池的长期运作，电池的寿命减短，电池的启动时间加长。

这三个高温工作环境所带来的问题是将这种固体氧化物燃料电池投入到现实应用的绊脚石，严重制约了它的发展前景。故而，降低固体氧化物燃料电池的工作温度是研究、发展和应用固体氧化物燃料电池过程中最亟待解决和突破的关键性问题。这一发展趋势促就了中、低温固体氧化物燃料电池的研发热潮[6]。

1。2 固体电解质

固体电解质对固体氧化物燃料电池的整体性能有着决定性的作用，它对固体氧化物燃料电池的影响主要包括三个方面：固体氧化物燃料电池的能量转换效率；固体氧化物燃料电池的工作环境温度；固体氧化物燃料电池电极材料的选择及其制备工艺。

故而，固体电解质类型的选择对于提高固体氧化物燃料电池的整体性能来讲尤为地重要，优良的固体电解质应当满足的条件是：长期稳定的高的氧离子电导率，一般而言，其离子电导率不应低于10-2S/cm；在强氧化、强还原环境中，电解质的化学性质、形貌特征、尺寸大小均保持稳定状态，不会产生太大的改变；与电极材料有良好的相容性，避免发生界面扩散和表面化学反应；良好的致密性，其相对密度应在95%以上。

近年来，随着对固体氧化物燃料电池的深入研究和发展，已经研发出多种符合上述条件的固体电解质，每一种固体电解质都有其优异的特性，但是也有其不足之处，下文是关于固体电解质材料的概述[7]。

1。2。1 LaGaO3基电解质材料

LaGaO3基电解质材料在中温区（800℃）有很高的离子电导率，有较高的研究发展潜力。其中，La1-xSrxGa1-yMgyO3（LSGM）是目前较为优秀的LaGaO3基电解质材料，通过Sr2+和Mg2+的掺杂，使La1-xSrxGa1-yMgyO3的氧空位浓度得到很大的提高，其电导率高于YSZ好几倍。

LaGaO3属于典型的钙钛矿型结构(如图1。2所示)，通常以碱土金属La3+离子为立方晶胞的顶点，以氧负离子为六个面的面心，由六个氧离子构成八面体，此八面体的面心是Ga3+离子。