燃料电池种类很多，按电解质的不同可将其分为5大类，其中3类需要在中高温（＞

160℃）条件[7]，SOFC的操作温度最高，一般在500到1000℃，下表就几种燃料电池

的特性参数进行比较[8]。

表1-1不同类型燃料电池的典型部件材料和工作参数[9，10]

燃料电池类型 固体氧化物

SOFC 质子交换膜

PEMFC 熔融碳酸盐

MCFC 碱性AFC 磷酸盐PAFC

电解质材料 陶瓷材料 过氟磺酸膜 熔融碳酸盐 KOH溶液或 磷酸H3PO4

工作温度℃ 500~1000 50~100 650~800 60~100 160~210

燃料 H2,CH4,CO H2,CH3OH H2,CH4 H2 H2

启动时间 几分到几小时 几秒 几分到几小时 同上 同上

连接体材料举例 掺杂LaCrO3 石墨 Ni涂覆无应力钢 Ni 玻璃炭

最大效率 40% 40% 40% 35% 40%

SOFC作为燃料电池的一种，其燃料来源广泛，相对其它类型燃料电池所面临的氢来源，运输，储存的问题，而SOFC可以采用碳氢化合物取代氢作为燃料，碳氢化合物价格便宜、易于储存与运输且安全性好，来源也极为广泛，因此SOFC必将进入国际及国内市场[11]。SOFC不仅具备燃料电池的一些基本优点，与之相比还具有如下优势：

SOFC有全固体结构，电堆结构的设计灵活多变，具有较高的安全性和稳定性，一定程度上避免由电解质引起的腐蚀问题。

SOFC是环境友好型电能装置，其反应产物为水，几乎不产生有害气体，对环境污染小。

SOFC具有广泛的燃料来源，可以用氢或碳氢化合物作为燃料，反应温度基本在800℃以上，不必使用催化剂，降低了成本。

SOFC的设计较为简单，发电量高，所以其应用较为广泛。

SOFC具有高燃料利用率，转化率普遍达到60％以上，若考虑余热利用，则能达到80％。

1.2.1 SOFC反应原理

SOFC主要部件包括多孔阴极，多孔阳极，电解质，连接体，这些部件基本是陶瓷或金属材料，电池中的燃料气和氧化气并不直接接触。阳极发生氧化反应，氢被氧化放出电子生成H阴极发生还原反应，电子被引导到阴极，氧被还原生成O2氢离子扩散经过固体电解质，在电解质的另一端与氧离子相遇，生成水1mol的氢气会产生2mol的电子，电流汇集起来就能使燃料电池发电。燃料电池的总反应如下

反应原理图如下

图1.1SOFC工作原理图1.1[11]

1.2.2 SOFC常见构型