科创中国

随着能源危机和环境污染的加剧，全世界对燃料电池的研发形成了一个热潮。固体氧化物电池（SOC）是一种在中高温（500-600℃）下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，其工作原理如图1所示。固体氧化物电池单体主要由阴极、电解质、阳极构成。在SOC的阳极一侧持续通入燃料气，在阴极一侧持续通入氧气或空气，氧气在多孔结构的阴极的催化作用下，使得O₂得到电子变为O^2-，在化学势的作用下，O^2-进入固体氧离子导体电解质，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产生电流回到阴极。SOC被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种燃料电池。相比于低温的PEMFC只能依赖于纯氢气燃料，SOC高温操作可以采用多种灵活的碳氢燃料（甲烷、重整汽油、柴油等），当采用热电联供模式时，电池的总效率高达80%。我国在《中国制造2025--能源装备实施方案》中，明确提出了制备百千万至兆瓦级固体氧化物电池发电分布式能源系统的目标。