文 献 综 述

引言

人类社会的生存和发展离不开能源。当今社会，人们主要利用石油、煤炭等化石燃料得到能源。虽然使用化石燃料能够给人类提供巨大方便，但是也带来了许多问题。为了保证人类的生存和发展、为了保护地球环境，我们必须合理、有效地利用目前所发现的常规能源或寻求新的可替代能源。

大力开发使用氢能是解决能源问题的重要途径之一。使用氢能的燃料电池是通过电化学反应将化学能直接转化为电能的装置，其主要特点是能量转换效率高、环境污染小。燃料电池被认为是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作的动力装置，它集能源、化工、自动化控制等高新技术于一体，被誉为21世纪的新能源之一，是继火电、水电、核电之后的第四代发电方式。燃料电池的广阔应用前景已经受到了世界各国的高度重视。[1,2]

1.1固体氧化物燃料电池

1.1.1固体氧化物燃料电池概述

固体氧化物燃料电池(SOFC) 是大功率、民用型燃料电池的第四代。SOFC作为一种高温燃料电池，发展比较晚，直到1937年，Baur和Preis首次演示了以固态氧离子导体作为电解质的燃料电池，自此，SOFC开始了它的发展历程[3]。然而SOFC的迅速发展却是在20世纪80年代初。目前，在欧美、日本等发达国家SOFC的研究工作非常活跃，日益受到人们的重视，并以急起直追的势头快步进入能以工业规模发电的行列。

固体氧化物燃料电池（SOFC）主要优点有：它采用陶瓷电解质，全固态的电池结构，避免了像MCFC那样使用液态电解质所带来的腐蚀和电解质流失等问题，；电池的工作温度很高，电极反应相当迅速，而且设备简化，SOFC燃料适应性比较广，除了使用氢气作为燃料外，还可以使用天然气、水煤气、液化石油气、生物质气、甲醇、乙醇等碳氢化合物，甚至一些液体燃料，或者一氧化碳、硫化氢、氨气等[4-7]。固体氧化物燃料电池也存在缺点。由于SOFC的工作温度很高，这给其带来一系列材料，密封和结构上的问题，如电极的烧结，电解质与电极之间的界面化学扩散以及热膨胀系数不同的材料之间的匹配和双极板材料的稳定性等。这些缺点在一定程度上制约着SOFC的发展，成为其技术突破的关键方面。

1.1.2 固体氧化物燃料电池工作原理

图1.2显示了固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。电池由一层致密的电解质及其分隔的多孔阴极和多孔阳极组成。来自空气中的氧气在阴极得到电子被还原成氧离子：