燃料电池概念是1839年由英国的William Grove爵士提出，20世纪50年代的时候Bacon做了一些探索性的工作，随着科技的发展之后燃料电池取得了巨大的进展，特别是美国的载人航天计划，带动了各个行业的发展，刺激了燃料电池在航天、航空领域的发展。燃料电池是继水力、火力、原子核能发电之后新的发电技术[1]。它与传统方式不同，燃料电池是一种通过化学反应持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的装置，不受卡诺循环的影响，它是一直效率高，排放量小甚至零排放的绿色能源，所以在各行各业应用越来越广，研究也越来越多，随着科技的进步，未来燃料电池将极大的服务人类的生活，并影响人类的生活方式。 

按电解质种类不同，燃料电池（FC）可以分为固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, FEMFC)、碱性燃料电池(Alkaline Fuel Cell ,AFC)、磷酸燃料电池(Phosphorous Acid Fuel Cell, PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)等五类[1]。其中固体氧化物燃料电池(Solid  Oxide Fuel Cell，简称SOFC)，在这五类中又属于研究最多的，与其他相比，固体氧化物燃料电池有其独特的优势。

1.2固体氧化物燃料电池

1.2.1  SOFC的工作原理

SOFC由致密的氧化物陶瓷固体电解质和两个多孔电极构成。根据电解质传导载流子的不同又分为氧离子和质子传导型燃料电池。目前的研究工作主要集中在氧浓差电池，基本工作原理为：在阳极一侧不断通入氢气、天然气煤气等燃料气，燃料气体被吸附在阳极表面上，再通过阳极的多孔结构，扩散到阳极与电解质的界面；将氧气或空气持续不断通入在阴极一侧,氧会被吸附在阴极表面上,阴极具有多孔结构[3]，由于阴极本身具有催化作用,使得O2得到电子而变为O2-，化学势使O2-被移动进入到具有电解质作用的固体氧离子导体上,由于浓度梯度作用,最终又扩散至阳极与固体电解质的界面上,然后与燃料发生作用并释放出电子， 电子通过外电路回到阴极[3] ，实现其对外供电功能。

1.2.2固体氧化物燃料电池电化学基础

一般SOFC典型的电压-电流密度曲线如图1.1所示。在理想状态下，电压不随电流密度变化，是一条平行于X轴的直线，如图虚线所示。而实际情况下，电压-电流密度曲线是一条曲线，并可将其分为三个部分:

（1） 活化极化：使电极反应物获得所需要的活化能对应的电极极化现象称之为

活化极化（ηA）。由于电极表面发生的反应缓慢造成的，其速率限制步骤可以看作是电荷迁移步骤。可以通过以下几个方法降低活化极化: (a)提高反应剂的压力和浓度；(b)提高电池工作温度;(c)使用催化活性更高的电极催化剂；(b)优化电极的微结构，增加三相界面[7]。对于低温或中温燃料电池，活化极化过电位是造成不可逆性的最主要原因，也是电压降的最主要原因，它主要发生在阴极上。

（2） 欧姆极化：电流通过时会引起的电池不可逆极化，这种现象称欧姆极化。

它是由于离子的传导电阻，和电子(通过集流体和电极)的传导电阻，以及电池组件之间的接触电阻而造成的极化现象。欧姆极化通常是由电解质引起的，所以有效降低欧姆极化的方法是采用电解质薄膜化技术。

（3） 浓差极化：电极反应物扩散离开反应活性位的速率低于电极放电反应速率

率，因扩散速率慢而导致的电极电位偏离可逆电极电位的现象称为浓差极化。减小浓差极化可通过增大气体输运速率，优化电极微结构来实现。