单节SOFC只能产生1V左右的输出电压，为了使SOFC具有实用性，我们需要将一系列相同的单电池通过串联、并联或混联的方式组装成电池堆，以此得到较大输出功率和输出电压的SOFC。由于SOFC采用全固态部件，因此它可以适用于各种各样的构型，目前最常用的SOFC构型有三种：平板式SOFC、管状SOFC、瓦楞式SOFC[12]，分别介绍如下：

(1)平板式SOFC

平板式单电池由阴极层、电解质层、阳极层堆叠而成，单电池通过连接体组成电堆，连接体上包含燃气气道和空气气道，气道设计极为重要，一般分为单流型气道、分流型气道和混流型气道。平板式SOFC具有以下特点：成本低，制作简单，电流路径较短，单电池输出功率大，缺点是密封困难，抗热循环性能差，可靠性与长期工作下的稳定性难以保证[12]。

图1.2平板式SOFC结构示意[13]

（2）管式SOFC

西屋公司最先研制了管式SOFC，它具有密封性能好，组装简单，结构稳固等优点，但由于其电流路径长，有制造成本高，欧姆损失较大等缺点。图1.3展示了扁管式和圆管式俩种类型的SOFC，图1.3a展示的是阴极支撑的圆管式SOFC单电池结构示意图。图1.3b展示的是圆管式SOFC的截面图，具有与平板式类似的“三明治”结构。图1.3c是单电池组成的电堆结构，基本都是以串联形式连在一起。图1.3d展示的是一重新型扁管式SOFC，可以看到，扁管式SOFC在内部加了支撑肋，它能提高电池的强度，缩短电流路径，亦可降低电池的电阻。

图1.3a)传统管式SOFCb)传统管式SOFC横截面c)传统管式SOFC电堆d)扁管式SOFC[13]

（3）瓦楞式SOFC

瓦楞式SOFC结构类似于平板式SOFC，但它的阳极层、阴极层和电解质层都做成了瓦楞状，它的气道一般分布在连接体俩侧。由于其独特的设计，稳固性好同时也增大了反应面积，所以电池具有较高的功率密度，但也为制作带来了困难，也带来了高成本，所以其应用并不广泛。

图1.4对流瓦楞式SOFC示意图[14]

1.2.3SOFC部件的材料选择

1.2.3.1阳极材料阳极是燃料气体发生氧化反应的地方，电子从这流向外电路，同时阳极材料提供了燃料气体电反应所需的催化剂，因此它对此处的氧化反应有着极大的影响，所以阳极材料应满足以下基本条件：

（1）较高的稳定性：应当具备足够的结构稳定性、尺寸形状稳定性和保证化学反应正常进行的化学稳定性；

（2）足够高的孔隙率；

（3）足够高的电子电导率：能及时将电子输送到连接体，即低面比电阻；

（4）氧化催化性能好：能使燃料气的氧化反应正常进行；

（5）与电解质相匹配的膨胀系数：避免由于升降温而可能发生的开裂、剥落或变形等。

1.2.3.2阴极材料阴极是SOFC的空气电极，此处发生氧气的还原反应，良好的阴极应具备下列特点：

（1）优秀的稳定性：高温条件下无界面相产生，保证足够的电导率；

（2）合理的气孔率：为保证氧气顺利扩散到反应界面，孔隙率不得低于20%；

（3）高导电性：阳极的电子可顺利流入；

（4）氧还原催化活性好；

（5）热膨胀系数与其他部件相匹配。

1.2.3.3电解质材料电解质是SOFC的最重要部件，其性能关系到电池的工作温度，阴极和阳极材料的选择，能量转化效率：

（1）优秀的离子导电性：电子导电率低避免漏电；(2) 致密性：燃料与空气隔离，不产生混流；

(3)