比功率W/kg 35-105 30-40 15-20 340-3000

启动时间 几分钟 >10min >10min <5s

寿命水平，h 10,000 13,000 7,000 10,000

应用方向 短期飞船，航 天飞机 洁净电站 洁净电站 军用潜艇、移动 电源、电动汽 车，卫星飞船

1。2 SOFC简介

固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell-SOFC)是已创造的由化学燃 料直接转化为电能的最高效的装置。尽管依据电解质导电方式的差别，SOFC可 以分为两类：氧离子导电和质子电解质燃料电池。而在历经碱性燃料电池，磷 酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池的发展阶段后，目前国际一致认为固体氧化 物燃料电池的优点更加杰出，被称为第四代燃料电池。固体氧化物燃料电池具 有较高的规模灵活性和环境兼容性，而且更好的是它的循环效率很高，能量转 换效率不低，污染物更是近零排放，所以不管是在发电效率亦或性能要求上都 代表了燃料电池以后的主流发展方向，被海内外学者认为是“21世纪最具有远 景的近零排放能源系统之一”。论文网

SOFC与其它燃料电池相比，具有很多优势：

（1）适用的燃料来源非常广泛，不单可接纳H2、CO、CH4等含氢气体作为燃 料，更可以直接用碳氢化合物、煤气化气以及其它可燃烧的物质，甚至连发电 厂不宜使用的低质燃料，如褐煤、废纸，甚至城市垃圾都可以施工，只不过需 要使用专业的装置对它们重新进行制取。同时还可以使用各式各样的醇类，包 括柴油、汽油等高碳链的液体作为燃料，更重要的是可以将其高效安全地转化 为便于运输、储存的电能，并且能够做到在发电过程中做到污染物的近零排 放，兼具较高的规模灵动性和环境适应性。

（2）发电效率高，能量密度大。

（3）不必添加贵金属催化剂就可以在高温环境下工作。

（4）余热利用价值高。

（5）电池构造全部都是固态，有效克服了液态电解质所固有的电解液流失 和腐蚀等危害电池的问题。

（6）总的装机容量大，能够做到高度模块化，安装的位置能够做到灵活方 便等。

（7）适用领域广泛，既能够用做小型移动电源，又能够当作固定电源，例 如汽车的辅助电源，便携式电脑的电源，手机电源等；

1。2。1 SOFC的原理

SOFC的电解质(electrolyte)使用拥有能够在高温下传送氧离子能力的固体 氧化物，阴极(cathode)使用拥有还原性的金属或氧化物，阳极(anode)使用可 以敏感催化燃料反应的金属或氧化物。阴极上的离子反应为氧分子吸收得到解 离后产生的电子而被还原成了氧离子。具体过程如图2所示:

图 1。2 固体氧化物燃料电池的工作原理示意图

阴极上的离子反应为氧分子吸收得到解离后产生的电子而被还原成了氧离子：

电位差和氧浓度差的压力促使氧离子穿过电解质中的定向氧空位。因为此传 导，燃料产生氧化反应，并生成电子。当将氢作为为燃料时，阳极的具体离子 反应为：