固體氧化物氫燃料電池簡(jiǎn)介

固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，簡(jiǎn)稱SOFC）屬于第三代燃料電池，是一種在中高溫下直接將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學(xué)發(fā)電裝置。被普遍認(rèn)為是在未來會(huì)與質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）一樣得到廣泛普及應(yīng)用的一種燃料電池。采用的是固態(tài)電解質(zhì)（鉆石氧化物），性能很好。他們需要采用相應(yīng)的材料和過程處理技術(shù)，因?yàn)殡姵氐墓ぷ鳒囟燃s為1000℃。固態(tài)氧化物燃料電池工作溫度比溶化的碳酸鹽燃料電池的溫度還要高，它們使用諸如用氧化穩(wěn)定的氧化錯(cuò)等固態(tài)陶瓷電解質(zhì)，而不用使用液體電解質(zhì)。其工作溫度位于800-1000℃之間。

在這種燃料電池中，當(dāng)氧離子從陰極移動(dòng)到陽(yáng)極氧化燃料氣體（主要是氫和一氧化碳的混合物）使便產(chǎn)生能量。陽(yáng)極生成的電子通過外部電路移動(dòng)返回到陰極上，減少進(jìn)入的氧，從而完成循環(huán)。

陽(yáng)極反應(yīng)：H2 + O^2- →H2O + 2e-

CO + O^2- → CO2 + 2e-

陰極反應(yīng)：O2 + 4e- → 20^2-

對(duì)于溶化的碳酸鹽燃料電池而言，高溫意即這種電池能抵御一氧化碳的污染，正如上式顯示的那樣，一氧化碳會(huì)隨時(shí)氧化成二氧化碳。這便省卻了外部重整從燃料中提取氫，而且這種電池還可以再直接使用石油或天然氣。固態(tài)氧化物燃料電池對(duì)目前所有燃料電池都有的硫污染具有最大的耐受性。由于它們使用固態(tài)的電解質(zhì)，這種電池比溶化的碳酸鹽燃料電池更穩(wěn)定，然而它們用來承受所產(chǎn)生的高溫的建造材料卻要昂貴得多。

固體氧化物燃料電池特點(diǎn)：

SOFC與第一代燃料電池（磷酸型燃料電池，簡(jiǎn)稱PAFC）、第二代燃料電池（熔融碳酸鹽燃料電池，簡(jiǎn)稱MCFC）相比它有如下優(yōu)點(diǎn)：

①較高的電流密度和功率密度；

②陽(yáng)、陰極極化可忽略，彼化損失集中在電解質(zhì)內(nèi)阻降；

③可直接使用氫氣、烴類（甲烷）、甲醇等作燃料，而不必使用貴金屬作催化劑；

④避免了中、低溫燃料電池的酸堿電解質(zhì)或熔鹽電解質(zhì)的腐蝕及封接問題；

⑤能提供高質(zhì)余熱，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，燃料利用率高，能量利用率高達(dá)80%左右，是一種清潔高效的能源系統(tǒng)；

⑥廣泛采用陶瓷材料作電解質(zhì)、陰極和陽(yáng)極，具有全固態(tài)結(jié)構(gòu)；

⑦陶瓷電解質(zhì)要求中、高溫運(yùn)行（600~1000℃），加快了電池的反應(yīng)進(jìn)行，還可以實(shí)現(xiàn)多種碳?xì)淙剂蠚怏w的內(nèi)部還原，簡(jiǎn)化了設(shè)備。

固體氧化物燃料電池的發(fā)展及應(yīng)用

固體氧化物燃料電池的開發(fā)始于20世紀(jì)40年代，但是在80年代以后其研究才得到蓬勃發(fā)展。早期開發(fā)出來的SOFC的工作溫度較高，一般在800~1000℃。目前科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)成功中溫固體氧化物燃料電池，其工作溫度一般在800C左右。一些國(guó)家的科學(xué)家也正在努力開發(fā)低溫SOFC，其工作溫度更可以降低至650~700℃。工作溫度的進(jìn)一步降低，使得SOFC的實(shí)際應(yīng)用成為可能。

固態(tài)氧化物燃料電池的效率約為60%左右，可供工業(yè)界用來發(fā)電和取暖，同時(shí)也具有為車輛提供備用動(dòng)力的潛力。

固體氧化物燃料電池的開發(fā)研究以及商業(yè)化，是解決目前世界能源短缺和環(huán)境污染的重要手段，受到了世界主要國(guó)家的普遍重視，包括美國(guó)、歐洲、日本、澳大利來、韓國(guó)等。