1.3国内外研究现状 10

1.4课题来源及主要研究内容 11

第二章SOFC的理论基础及控制方程 11

2.1SOFC的基本方程 11

2.2SOFC的运输模型的介绍 16

2.2.1气道内的运输模型 16

2.2.2电解质内的扩散模型 17

2.2.3连接体内的传质模型 18

第三章SOFC的建模与分析 21

3.1模型的参数 21

3.2模型边界条件的设定 22

3.3模型的建立与网格的划分 26

3.3.1模型的建立 26

3.3.2网格的划分 29

3.4分析与比较 31

3.4.1气体浓度分布 31

3.4.2电势分布 34

3.4.3输出电压的影响 38

结论与展望 40

致谢 41

参考文献 42

第一章 绪论

本章首先简要分析了当今世界所面临的能源和环境现状，然后对固体氧化物燃料电池（SOFC）的基本原理、常见构型、支撑结构、及国内外研究现状做了详细的介绍，最后特别介绍了扁管式SOFC最后对课题来源及主要研究内容进行了简要说明。

1.1 引言

社会的发展离不开能源，随着人口的增长经济的快速速度发展，化石能源的压力日益增大，以目前的需求，煤炭石油等资源在百年内将消耗殆尽[1]。同时化石能源的无限制使用，产生了大量的有害和温室气体，臭氧层被破坏[2]，全球变暖日益明显，俩极冰川融化海平面升高，某些地区因能源问题爆发的战争，这些问题给人和动物的生存带来了一定的威胁，每年酸雨造成的损失数十亿计，一些大的工业城市雾霾现象严重，给人们的日常生活带来了不便。

当前仍以化学燃料为主要能源，能源的供不应求加重了能源危机，因而寻找其他形式的能源迫在眉睫，世界各国正积极开发利用风能，太阳能，核能，地热能，生物质能等清洁能源，但这些能源的利用不易，如核能，虽来源广泛，但技术要求高，设备制作工艺复杂危险性高，太阳能用的较多，但功率不足，设备使用寿命短，稳定性差等，这些因素的限制下，这些能源不能满足市场需求，利用并不广泛。

燃料电池在一定程度为缓解能源压力带来了可能，燃料电池这种电化学装置已经有了170年的科学研究史了，技术趋于成熟，它能将燃料中的化学能转化为电能，具有可靠性高、工作周期长、低噪、低排放、无污染等优势。与内燃机相比，由于不受卡诺循环的限制，它能够提供清洁高效的能量转换机制。相对于其他类型的燃料电池，固体氧化物燃料电池（SOFC）是使用各种燃料的最有效的能量发生器。其燃料来源广泛，如碳氢燃料、生物质能、煤气等且利用率高。它的出现对于缓解能源危机和环境问题具有重要意义，所以燃料电池技术成了本世纪最有发展前景的新能源技术之一[3-6]。

1.2 燃料电池