1.1.2氮氧化物的危害

1.1.2.1 NOx对人体的危害

氮氧化物对人体肺部有刺激性，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病。NO对血红蛋白的亲和力非常强，是氧的数十万倍，一旦NO进入血液中，就从氧化血红蛋白中将氧驱赶出来，与血红蛋白牢固地结合在一起[2]。

1.1.2.2 NOx对环境的危害

(1) NOx是形成酸雨的一个重要原因。氮氧化物易于与空气中的水结合，生成的硝酸和亚硝酸是酸雨的主要成分。酸雨对人体健康、建筑设施和生态系统等都存在直接和潜在的危害。

(2) NOx与碳氢化物经紫外线照射发生反应形成有毒烟雾，即光化学烟雾。光化学烟雾有特殊性气,可刺激眼睛,伤害植被,并使大气能见度降低。

(3) NOx对臭氧层有破坏作用。当臭氧层被破坏时，平流层获得的热量减少，到达对流层和地球表面的太阳辐射增加，破坏了地表的辐射收支平衡，使全球气候变化[3]。

1.2氮氧化物的消除方法

氮氧化物是大气中的主要污染源之一，它的消除也是人们研究的热点。目前，NOx污染的主要防治方法是烟气脱硝。脱硝技术可分为干法和湿法两大类，根据处理气源的性质和要求的不同，干法和湿法脱硝技术又有许多不同的工艺过程[4]。具体可分为还原法、液体吸收法、吸附法、等离子体活化法等。本文主要介绍还原法脱除NOx。

1.2.1非选择性催化还原法

气源中的NO和NO2在催化剂的作用下，在一定温度下被还原剂(H2、CO、CH4及其他低碳氢化合物等)还原为N2，同时O2被还原生成H2O和CO2。在该反应中，还原剂能与NOx、O2都发生反应，没有选择性，且需要催化剂的作用，因此称之为非选择性催化还原反应。

1.2.2氨选择性催化还原(SCR)法

此法的原理为：在一定的条件下，使用适当的催化剂即氨作为催化反应的还原剂，使氮氧化物转化为氮气和水蒸气。反应如下：

6 NO +4 NH3 → 5 N2 + 6 H2O

6 NO2 +8 NH3 →7 N2 +12 H2O

这种方法比非选择性催化还原法好，其NOx脱除率可达80%~90%，在国外已有较多应用，但费用仍然很高，且不少装置排放气中NH3浓度可达(500~800) ×10-6，造成了二次污染[5]。

1.2.3炭还原法

    该方法以炭为还原剂，将 NOx还原。当气源中O2含量较高时，虽然炭消耗量很大，但O2和NOx与炭的反应都是放热反应，消耗定量的炭所放出的热量与普通燃烧过程基本相同，这部分反应热量可以回收利用[6]。

1.2.4催化分解法

NO在催化剂存在下能发生如下分解反应[7]：

      NO → 1/2 N2 + 1/2 O2

按此反应去除NO是一种理想的方法，它工艺简单、不产生二次污染。但此反应的活化能较高(364kJ/mol)，需要合适的催化剂降低反应活化能，才能使反应顺利进行[8]。该方法的优点是氮氧化物无需储存，若将其运用于固体氧化物燃料电池，则不仅能实现NOx的脱除，还能作为清洁能源产电。

1.3固体氧化物燃料电池（SOFC）

固体氧化物燃料电池（SOFC）是在20世纪80年代迅速发展起来的一种绿色能源技术，它将化学能无污染地转化成电能，属于第三代燃料电池。

1.3.1固体氧化物燃料电池的优点

SOFC在很多性能上表现出无可比拟的优越性：

(1) 它使用全固态组件结构，所以不存在电解液流失、泄露、电极腐蚀等问题；

(2) 它有较高的电流密度和功率密度，电效率可达50~85%；

(3) 它有较强的燃料选择性和适应性，Pt等贵金属作催化剂可以被烃类、氢气、天然气等直接取代，成本低；