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燃料電池的固體氧化物有那些優點

編輯：貝朗斯動力商城發表時間：2019-08-12 瀏覽量: 2569

燃料電池主要由陽極、陰極和電解質三大部分組成。按照所采用電解質的不同，燃料電池可分為：質子交換膜燃料電池(PEMFC)、堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)和固體氧化物燃料電池(SOFC)等五大類。

固體氧化物燃料電池的關鍵材料有陽極、陰極、電解質、密封材料以及連結材料等。傳統的固體氧化物燃料電池在較高的溫度下工作，這就造成了對電池配套的材料要求高、電池封接困難。電解質材料是整個固體氧化物燃料電池的核心，燃料電池的工作溫度、輸出功率等直接受其影響；與之匹配的連接材料和電極材料也受限于電解質材料，即固體氧化物燃料電池的電極及其輔助材料必須圍繞著電解質材料進行制備和設計。固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell)，簡稱SOFC,適用于大型發電廠及工業應用。

SOFC在所有燃料電池中工作溫度最高。在這樣高的溫度下，燃料能迅速氧化并達到熱力學平衡.可以不使用貴金屬催化劑。SOFC是全固態裝置，用氧化物離子導電陶瓷材料作電解質，比其他燃料電池簡單之處就在于其只有兩相(固相和氣相)，沒有保持三相界面的問題，也沒有淹沒電極微孔、極蓋催化劑等問題，無須像PAFC和MCFC那樣需要進行嚴格的電解質管理。

氧化物電解質很穩定，不存在MCFC中電解質的損失問題，其組成也不受燃料和氧化氣體成分的影響。SOFC可以承受超載、低載，甚至短路。
和MCFC一樣，SOFC也是用氫氣和一氧化碳氣體作為然料，燃料在電池內重整。由于SOFC運行溫度高，其耐受硫化物的能力比其他M料電池至少高兩個數量級，因而可以使用高溫除硫工藝，有利于節能。

另外，固體氧化物電解質氣體滲透性低.電導率小，開路時SOFC電壓可小于理論值。與MCFC相比，SOFC的內部電阻損失小，可以在電流密度較高的條件下運行，燃料利用率高，也不需要CO2循環，因而系統更簡單。與其他發電技術相比，SOFC的優勢是效率高。

缺點：與MCFC相比，SOFC的一個缺點是自由能損失，其開路電壓比MCFC低100mV。因此，除非極化和歐姆損失相當低，

SOFC的發電效率比MCFC低，一般低6%，但這部分效率損失可以由SOFC高質量的余熱補償。另外，由于工作溫度高，SOFC對材料的要求高。