固体氧化物燃料电池的研究现状及应用前景.doc

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学士学位论文

题目固体氧化物燃料电池的研究现状及应用前景

固体氧化物燃料电池的研究现状及应用前景

张佳

摘要：SOFC用的是固体陶瓷材料的一种电解质，具有高效率的全固态电化学发电装置，发展趋势很好。它可以使电堆在较小的空间内，保障较高的电压输出，并且良好的抗热冲击性和热循环特点，特别适合于重量轻、体积小的SOFC电堆便携式能源领域应用。

关键词：SOFC；电解质；燃料

固体氧化物是可以作为固体氧化物直接碳燃料电池的电解质，它可以使的化学能不经过任何过程的直接变为电能，然而这种方法的好处就是可以大大的提高了燃料的利用率，而且还会让其在大多数的情况下都可以使用。在现在的一些资源的短缺现象和环境污染日渐加重的情况下，它仍能有更好的发展用途。固体氧化物直接碳燃料电池中可以使碳燃料转化阳极，这种特殊的方法，使催化反应物质输运以及杂质耐受等性质得到了加强。

1绪论

1.1研究背景及意义

燃料电池是以生物质作原料，通过特定的装置使化学能转化为电能的物质，它具备很多的优点，排放量小，适应能力强，密度高等。我们之所以把这种燃料电池称作为固体氧化物燃料电池，是因为它的电解质是固态的，并且，不容易使其渗透和流失。SOFC在所有的燃料电池中运行温度最高，燃料适应强，电解质稳定性好，也正是因为这些优点，它的应用范围越来越广。

SOFC是一类新型绿色发电技术，并且应用在很多的领域，例如，交通和宇航。但是，SOFC还有许多的方面需要我们加强，比如说它的制作成本就有待提高。那么，我们就要加大选材的人力物力，严格把守，直至材料的性质和结构都得以很好的统一。

1.2研究现状

固体氧化物燃料电池因具有燃料适应性广和余热利用价值高等优点，而受到高度重视，被称为能源转换的战略高技术，一直是国际学术界及产业界研究的热点。世界上尤其是发达国家和地区，如美国、欧洲、日本、澳大利亚和韩国等都先后制定了长期研究开发计划，力求在未来5～15年中，达到SOFC技术商业化。目前研制开发的SOFC结构中，主要有管式和平板式两种类型结构.管式SOFC由于可以在冷端进行密封、性能还稳定、运行数万小时无明显衰减（衰减率约为0.1%/1000h）等明显的优点，在其产业界具有很大的优势。我们现将固体氧化物燃料电池分为三种，分别是支撑体支撑型、阴极支撑型和阳极支撑型，以上这三种的是根据电解质、阴阳极的组合方式和电池结构的支撑体种类不同进行分类的。

这当中的单电池片依然是由这三部分组成的，分别为阳极、电解质、阴极。阳极又称作为燃料极，氧化燃料气体与产生电子都是在这里发生的；电解质是可以传导氧离子或质子，并且可以用结构的致密特点已阻断阳极和阴极的反应物；阴极又称作空气极，氧气分子在这里消耗电子使其变成氧离子。

固体氧化物燃料电池之所以是一种新型的能源转换装置，是因为它具有效率高，环境绿化污染低，较稳定，方便使用等等一些优点。所以他有很好的发展。在对于商业的应用方面，它非常的重要，现在我们将操作温度度从传统的800~1000℃降低到600℃甚至更低，这是我们眼下的研究比较重要的部分。现在我们先讲述一下中低温固体氧化物燃料电池的特性，它是一种在600℃以下温度的燃料电池，这种燃料电池具体还可以从低温电解质、阴极和阳极等方面进行了比较和讨论。首先，在电解质方面，使用氧化铈基这种电解质，它具有较高的离子电导率，而且它的温度相对较低。正是因为这种特性，可以使电解质的厚度大大降低，而且它的电解质是加入的双层结构，用来阻挡电子的传导。让其中的温度降到较低的状态。然后，在电极方面，可以用来增加催化剂的活性，而不再单单是换用一些其他新型的材料，并且，用来优化电极的微结构还可以利用离子浸渍法，已达到增加催化剂的反应活性，提高了燃料的适用范围，达到更多的碳氢化合物作为燃料而不产生积炭的现象。此外，还介绍了用于低温的单室固体氧化物燃料电池和微型固体氧化物燃料电池，他们都有很大的影响。

固体氧化物燃料电池是一类高效、清洁的发电装置，非常适合用于分布式发电和热电联供系统，他是一种很环保，绿色的装置。管式结构电池堆管式结构电池虽然存在电流路径长、内电阻大、功率密度低、制造难度大以及成本高等一些问题，但是它还是比较容易密封，在现如今有良好的稳定性。因此，管式结构电池一直是燃料电池研究中的前沿和热点方向。介绍了它的发展前景和研究现状，并提出了管式SOFC在商业化进程中亟待解决的问题。

为了促使固体氧化物燃料电池的的产业化发展，一些发达国家和地区大都对固体氧化物燃料电池给予政策倾斜，加大投人大研发资金，并且成立了一些专门的机构或组织，使一些优势的力量和资源加以整合聚集，并且其制造和运营成本也大大给予降低，为了加大实现商业化。

2相关概述

2.1SOFC简介

固体氧化物燃料电池在所有的燃料电池中