SOFC O2- 50-1000℃ 所有类型的CHP系统，2 KW至几MW

1。2。3 燃料电池的优点和缺点

目前看来，燃料电池是众多新型能源中最具有发展前景的。比如：能源和国防的安全性、燃料的多样性、较高的能源转换率、低噪音、适用性广、环境亲和性和高可靠度的供电。它能有较高的能源转换率主要是因为它能够直接将化学能转换为电能。文献综述

但是燃料电池也存在着缺点，较高的价格和技术上存在瓶颈是普及燃料电池时遇到的最大的问题。同时燃料电池也存在着碳氢燃料无法直接利用和氢气储存困难的缺点。

1。3 固体氧化物燃料电池

固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell以下简称SOFC）的本质是以金属氧化物作为电解质的燃料电池，属于第三代燃料电池，是一种能够将储存在燃料和氧化剂中的化学能在中高温下直接转换成电能的全固态化学发电装置[6]。图1-1所示的是一种以天然气为燃料的、常压运行的发电系统。

图1-1 SOFC简单发电系统示意图[7]

图1-2 SOFC工作原理图[8]

1。3。1 SOFC的工作原理

SOFC中氧离子通过电解质从阴极传输到阳极。因为电阻一般随着温度的升高而减小，所以SOFC一般在比较高的温度下（500~1000℃）工作来减小离子在电解质中的运动阻力。

在阴极，空气中的氧气在电极的催化作用下结合外电路运输过来的电子形成氧离子。氧离子又通过电势差和浓度差通过电解质传输到阳极。在阳极，氧离子与燃料在阳极的催化下生成相应的产物和电子。产物通过废气通道排出，电子则通过外电路回到阳极。从而得到了一个完整的回路，如图1-2所示。

1。3。2 SOFC的常见构型

SOFC电池的常见构型主要有管式、平板式和瓦楞式三种。下面将简单的介绍一下这三种构型。

（1）管式SOFC堆的构造

管式SOFC从里到外分别是阴极，电解质和阳极这三层。如图1-3所示，管式SOFC堆就是通过连接体将管式SOFC并联或串联起来。

图1-3 管式SOFC/SOFC堆[9]来.自^优+尔-论,文:网www.youerw.com +QQ752018766-

管式SOFC的最大的优点是可以不用密封材料。但是在管式SOFC中产生的电子需要流经的路线比较长，因而会损失部分电子，降低了燃料电池的性能。同时管式的制作工艺肯定要比平板式的来的复杂，因而它的成本也会比平板式的要高。具体优缺点比较参照表1-2。

（2）平板式SOFC堆的构造

平板式SOFC的特点就是电池的阴极、电解质和阳极都是平板形的。为了增加平板式SOFC的强度可以选择不同的支撑方式。平板式SOFC主要有五种支撑的方式：阴极支撑、电解质支撑、阳极支撑、多孔介质衬底支撑和连接板支撑。在下面的第二章第二节中，我们会介绍欧姆极化，欧姆极化主要是讲电导越高产生的欧姆极化损失就会越小，在这几种支撑方式中，阳极支撑型的电导是最高的。同时它还可以将电解质制作的很薄来降低工作温度和电池欧姆损耗，也就是这些优点让阳极支撑型平板燃料电池比其它类型的燃料电池有着更广泛的市场。平板式SOFC堆是由相同的平板SOFC一层一层堆叠形成的，如图1-4所示，在阴极和阳极之间有一个连接体。连接体有着很好的导电作用，它的主要功能一是收集电流二是在其上下方刻出气道来为电极均匀地输送燃料和空气。在平板式SOFC堆得最上面和最下面会分别加上一个封盖来进行密封。