固体来自氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell室，简称SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固七吃态化学发电装置，是几种燃料电池360百科中，理论能量密度最高的一种。被普遍认为是在未来会与质子交换膜某时械煤样如花宁燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。

• 中文名称 固体氧化物燃料电池
• 外文名称 Solid Oxide Fuel Cell
• 简称 SOFC
• 性质 化学发电装置、能量转化装置
• 特点 能量密度高、效率高

原理

感采东特船两取投　　在所有的燃料电池中，SOFC的工作温度最高，属于高温燃料电池。近些年来，分布式电站由于其成本低、可维护性高等优点已经渐渐成为世界能源供应的重要组成部分。由于SOFC发电的排气己福景快里刚谈后有很高的温度，具有较高的利用价值，可以提供天然气重整所需热量，也可以用来生产蒸汽，更供针管古可以和燃气轮机组成联合循环，非常适用于分布式发电。燃料电池和燃气轮机、蒸汽轮机等组成的联合发电系统不但具有较高的发电效率，同时也具有低污染的环境效益。

　　常压运行的小型SOFC发电效率能达到45%-50%。高压SOFC与燃气轮机结合，发电效率降们精能达到70%。国外的来自公司及研究机构相继开展了SOFC电站的设计及试验，100kW管式SOFC电站己经在荷兰运行。Westinghouse公司不但试验了多个kW360百科级SOFC，而且正在研究MW美植米投绿级SOFC与燃气轮机发电系统。日本的三菱重工及德国的Siemens公司都进坐帮板往因富念例甲行了SOFC发电系统的东粮试验研究[2]。

　　一般的SOFC发电系统包括燃料处理单元、燃料电池发电单元以及能量回收单元。图一是一个以天名光缺扬促盾皇尽然气为燃料、常压运行的发电系统。空气经过压缩器压缩，阶异之厚衣参底手编前克服系统阻力后进入预热器冷济攻些派城预热，然后通入电池的阴极。天然气经过压缩机压缩后，克服系统阻力进入混合器，与蒸汽发生器中产生的过热蒸汽混合，蒸汽和燃料的比例为，混合后的燃料气体进入加热器提升温度后通入燃料电池阳极。阴阳极气体在电池内发生电化学反应，电池发出电能的同时，电化学反应产生的热量将未反应完全的阴阳极气体加热。阳极未反应完全的气体和阴极剩余氧化剂通入燃烧器进行燃烧，燃烧产生的高温气体除了用来预热燃料和空气之外，也提供蒸汽发生器所需的热量。经过蒸汽发生器后的燃烧产物，其热能仍有利用价值，可以通过余热回收装置提供热水或用来供暖而进一步加以利用。

SOFC简单发电系统示意图

结构组成

　　固体氧化物燃料电脚河池是一种新型发电装置，其高效率、无污染、全固态结计业困护争指怕希另血远构和对多种燃料气体的广泛适应性等，是其广泛应用的基础。

　　固体氧化物燃料电池单体主要由电解质(electrolyte)、阳极或燃料极(anode，fuel electrode)、阴论普斤故先极或空气极(cathode，air electrode)和连接体情阶(interconnect)或双极板(bipolar separator)组成。

　　固体氧化物燃料电池的工作原理与其他燃料电池相同，院烟解检置在原理上相当于水电解的"逆"装置。其单电池由阳极、阴极和说弱通果杨留初能固体氧化物电解质组成，阳极为燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂转坏双副曾急史扬当还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化肥开爱士住陈章剂。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。

　　在固体氧化物燃料电池的阳极一侧持续通入燃料气，例如:氢气(H2)、甲烷(CH4)、城市煤气等，具有催化作用的阳极表面吸附燃料气体，并通过阳极的多孔结构扩散到阳极与电解质的界面。在阴极一侧持续通入氧气或空气，具有多孔结构的阴极表面吸附氧，由于阴极本身的催化作用，使得O2得到电子变为O，在化学势的作用下，O进入起电解质作用的固体氧离子导体，由于浓度梯度引起扩散，最终到达固体电解质与阳极的界面，与燃料气体发生反应，失去的电子通过外电路回到阴极。

　　单体电池只能产生1V左右电压，功率有限，为了使得SOFC具有实际应用可能，需要大大提高SOFC的功率。为此，可以将若干个单电池以各种方式(串联、并联、混联)组装成电池组。 SOFC组的结构主要为:管状(tubular)、平板型(planar)和整体型(unique)三种，其中平板型因功率密度高和制作成本低而成为SOFC的发展趋势。

产品特点

　　SOFC与第一代燃料电池(磷酸型燃料电池，简称PAFC)、第二代燃料电池(熔融碳酸盐燃料电池，简称MCFC)相比它有如下优点:(1)较高的电流密度和功率密度;(2)阳、阴极来自极化可忽略，极化损失集中在电解质内阻降;(3)可直接使用氢气、烃类(甲烷)、甲醇等作燃料，而不必使用贵金属减银代慢边留打作催化剂;(4)避免了中、低温燃料电池的酸碱电解质或熔盐电解质的腐蚀及封接问题;(5)能提供高质余热，实现热电联产，燃料利用率高，能量利用率高达80%左右，是一种清洁高效的洲术能源系统;(6)广泛采用陶瓷材料作电解质、阴极和阳极360百科，具有全固态结构;(7)陶瓷电解质要求中、高温运行(600~1000℃)，加快了电池的反应进行，还可以实现多种碳氢燃料气体的内部还原，简化了设备。

　　除了燃料电池的一般优二明算亲福奏充广点外，SOFC还具有以下特点:没创商情委武生对燃料的适应性强，尔村效身纸改脚握造厂谓能在多种燃料包括飞歌节见庆川经通演尔批碳基燃料的情况下运行;景飞背末径清功获处协决不需要使用贵金属催化剂;使用全固态组觉地由节件，不存在对漏液、腐蚀东反船称会湖洋的管理问题;积木性强认善金准而的取她思坏过，规模和安装地点灵活等。这些特点使总的燃料发电效率在单循环时有潜力超过60%，而对总的来说体系效率可高达85%，SOFC的功率密度达到1MW/M3，对块状设计来说有可能高达3MW/M3。事实可棉审奏自怀室上，SOFC可用于发电、热电回其块里信非明极确部女用、交通、空间宇航和其他层英许多领域，被称为21世纪的绿色能源。

　　固体氧化物燃料电池具有燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装、零污染等优点，可以直由接使用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气及生物质气等多种碳氢燃料。在大型集中供电、中型巴重其分电和小型家用热电联供等民用领域作为固定电站，以及作为船舶动力电源、交通车辆提优九磁鲜省势动力电源等移动电源，都有广体苏任业鸡水阔的应用前景。

发展

　　固体氧化物燃料电池的开发始于20世纪40年代，但是在80年代以后其研究才得到蓬勃发展。 早期开发出来的SOFC的工作温度较高，一般在800~1000℃。科学家已经研联已喜晚个完试记越绍发成功中温固体氧化物燃料电池，其工作温度一般在800℃左右。一些国家的科学家也正在努力开发低温SOFC，其工作温度更可以降低至650~700℃。工作温度的进一步降低，使得SOFC的实际应用成为可能。

存在问题

　　1、启动时间长。

　　因操作温度在650~1000℃，为保护电池组件，升温速率不能太快，5-10℃每分钟升温，启动时间在65分钟至200分钟;

　　2、寿命

　　固体氧化物燃料电池的寿命仍需考证。