纳米结构SOFC电极构筑及电催化活性表征(3)
(4)质子交换膜燃料电池：电池中的质子交换膜作为电解质，运行的温度在80 oC左右，早在80年代，PEMFC的研究便取得突破性进展，使得该电池的性能和寿命得到大幅提高，电池组的体积比功率和质量比功率分别达到了1000W/L和700W/kg；
(5)固体氧化物燃料电池：采用有氧离子传导作用的固体氧化物作为电解质，工作温度在燃料电池中最高，一般在600~1000 oC之间，燃料也有多样性，氢气、烃类、甲醇等燃料均可以使用。
本文重点研究的是固体氧化物燃料电池，所以接下来将对该电池进行详细的介绍。
1.3 固体氧化物燃料电池(SOFC）
固体氧化物燃料电池属于的是第三代燃料电池，是一种能在中高温环境下直接将储存在燃料以及氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态发电装置[5]。也被社会普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一类燃料电池[6]。
1.3.1 SOFC的工作原理
单体燃料电池由以下部分组成：（1）电解质；（2）阳极（燃料极）；（3）阴极（空气极）。而电池组是由单体电池和连接体（双极板）组成的[7]。其基本工作原理如图1.1所示。
图1.1 固体氧化物燃料电池工作原理图
当电池开始工作的时候，在它的阳极一侧持续的通入氢气，甲烷，空气等。而带有催化作用的阳极可以吸附通入的那些气体，再通过它的多孔结构扩散到阳极与电解质的交界面发生反应。同时在阴极一侧也持续通入空气或者氧气，吸附在阴极表面上，而由于阴极本身具有催化作用，所以会氧化其中的氧原子，使氧原子变为氧离子：
1/2O2+e-→O2- （1.1）
而在电解质两侧离子浓度差和电位差的化学势驱动下，氧离子会通过电解质膜中的空位跃迁到阳极的表面，与那一侧一直通入的可燃烧气体发生氧化还原反应，反应产生的电子则会通过外电路回到阴极。
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