1引言

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell ,SOFC)具有能量转换效率高、环境友好(SO_X，NO_X排放低，无噪音污染)、燃料适应性广等突出优点，在大型电站、分布式供电系统、航天等领域具有非常广阔的应用前景，成为各国竞相研究的热点^[1,2]。使SOFC的工作温度从传统的1000℃降低到600 ~800℃的范围是让SOFC商业化的关键。然而随着温度的降低，会给阴极带来一系列负面影响，如极化过电位增大，极化电阻和界面电阻的增加，因此改善阴极材料的性能是中低温SOFC研究的难题之一^[3]。

2 固体氧化物燃料电池简介

2.1 SOFC工作原理

SOFC工作时，在阳极一侧持续通入燃料气体(如图1)，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界面^[4]。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气，在阴极催化作用下，发生氧还原反应，使O₂得到电子变为O^2-，在化学势的作用下，O^2-进入电解质作用的固体氧离子导体，由于梯度浓度引起扩散，最终到达固体电解质与阳极的表面，与燃料气体发生反应，失去电子，实现化学能到电能的转换^[5]。

图1 固体氧化物燃料电池示意图

Figure 1 Schematic diagram of solid oxide fuel cell

2.2 SOFC特点

燃料转换率高，附产有工业价值的高温废气，可以实现热电联产，不考虑余热回收可达60﹪以上^[6]；如果以纯氢为燃料可以防止CO₂的排放，若使用化石燃料可降低50﹪的排放量，污染物和温室气体的排放量显著减少，可以减少酸雨与雾的形成和废气的排放量；较高的电流密度和功率密度，可达1MW/m³；燃料选择性强，可直接使用H₂、天然气、煤气、生物气及甲醇等作为燃料，且不必使用Pt贵金属作催化剂；阳、阴极的极化可以忽略，极化损失集中在电解质阻力降；全固态元件，无腐蚀漏液^[7]。

2.3 SOFC的关键材料