一、SOFC定义及优势
固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC）属于第三代燃料电池，是
一种等温、直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固
态化学发电装置。
燃料电池的历史可以追溯到1839年，固体氧化物燃料电池的开发始于20世纪40年代，但
是在80年代以后其研究才得到蓬勃发展。
SOFC与第一代（磷酸型燃料电池，简称PAFC）、第二代燃料电池（熔盐碳酸盐燃料电池
，简称MCFC））相比它有如下优点：（1）较高的电流密度和功率密度；（2）阳、阴极
极化较小，极化损失集中在电解质内阻降；（3）可直接使用氢气、烃类（甲烷）、甲
醇等作燃料，而不必使用贵金属作催化剂；（4）避免了中、低温燃料电池的酸碱电解
质或熔盐电解质的腐蚀及封接问题；（5）能提供高质余热，实现热电联产，燃料利用
率高，能量利用率高达80％左右，是一种清洁高效的能源系统；（6）广泛采用陶瓷材
料作电解质、阴极和阳极，具有全固态结构；（7）陶瓷电解质要求中、高温运行（600
～1000℃），加快了电池的反应进行，还可以实现多种碳氢燃料气体的内部重整，简化
了设备。
固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种新型发电装置，其高效率、无污染、全固态结构和
对多种燃料气体的广泛适应性等，是其广泛应用的基础。
二、SOFC组成及工作原理
单体燃料电池主要由电解质（electrolyte）、阳极或燃料极（anode，fuel electrode
）、阴极或空气极（cathode，air electrode）组成；电池组由单体电池和连接体（
interconnect）或双极板（bipolar separator）组成。
SOFC的工作原理与其他燃料电池相同：
反应物的化学能 电能
早期开发出来的SOFC的工作温度较高，一般在800～1000℃。目前科学家已经研发成功
中温固体氧化物燃料电池，其工作温度一般在800℃左右。一些国家的科学家也正在努
力开发低温SOFC，其工作温度更可以降低至650～700℃。工作温度的进一步降低，使得
SOFC的实际应用成为可能。
在SOFC的阳极一侧持续通入燃料气，例如：氢气（H2）、甲烷（CH4）、城市煤气等，
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的
界面。在阴极一侧持续通人氧气或空气，具有多孔结构的阴极表面吸附氧，由于阴极本
身的催化作用，使得O2得到电子变为O2-，在化学势的作用下，O2-进入起电解质作用的
固体氧离子导体，由于浓度梯度引起扩散，最终到达固体电解质与阳极的界面，与燃料
气体发生反应，失去的电子通过外电路回到阴极。
SOFC电化学反应过程如下图1所示。
资料来源：赵苏阳等，材料导报，2006 20（7） 27～30：固体氧化物燃料电池（SOFC
）制备方法的研究进展
参考文献
1、Mizutani, Yasunobu等，Journal of Fuel Cell Science and Technology 2005 2
（3） 179～185：Experience with the first Japanese-made solid oxide fuel
cell system
2、Foeger, K.等，Solid State Ionics 2004 174（1～4） 119～126：Fifteen years
of SOFC development in Australia
3、Minh N Q，Takahashi T．Science and technology of ceramic fuel cells，
Elsevier Science B V，1995
4、Minh N Q，Science and Technology of Zircoma（V）. In：Badwal S P S，
Bannister M J，Hannink R H J eds.，USA：Technomic Publishing Company，1993：
652
5、无，新型能源及环境材料 2003 （2）总第111期 53：日本NKK 2994年试销固体氧化
物燃料电池
