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SOFC是固體氧化物燃料電池的縮寫(xiě)，是一種在高溫下運(yùn)行的燃料電池。
燃料電池是一種引起燃料和氧氣之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并將其直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 SOFC 使用固體電解質(zhì)來(lái)引起氫氣或一氧化碳等燃料與氧氣之間的反應(yīng)。 SOFC的特點(diǎn)是發(fā)電效率高、廢氣排放少。
固體氧化物燃料電池的應(yīng)用
SOFC主要用于以下兩個(gè)用途。
1、分布式發(fā)電
分布式發(fā)電是指在靠近需求點(diǎn)的地點(diǎn)發(fā)電。分布式發(fā)電可以降低輸電損耗和停電風(fēng)險(xiǎn)。 SOFC具有發(fā)電效率高、廢氣排放少等特點(diǎn)，適合分布式發(fā)電。例如，它用于以下情況。
在工業(yè)
工廠和建筑物等大型設(shè)施中進(jìn)行內(nèi)部發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)（發(fā)電的同時(shí)利用熱能）時(shí)。
在家庭或公寓大樓等小型設(shè)施中引入室內(nèi)發(fā)電或Ene-Farm（同時(shí)發(fā)電和供應(yīng)熱水）時(shí)。
2.氫社會(huì)
氫社會(huì)是以氫為主要能源的社會(huì)。在氫社會(huì)中，氫的安全高效生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用非常重要。 SOFC 預(yù)計(jì)將在氫社會(huì)中發(fā)揮以下作用。
制氫
SOFC 可以通過(guò)相反的方向操作從水或二氧化碳中產(chǎn)生氫氣。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為高溫蒸汽重整或CO2分解。
氫基
SOFC可以直接使用氫氣作為燃料。
固體氧化物燃料電池的原理
下面對(duì)SOFC運(yùn)行時(shí)各部分發(fā)生的現(xiàn)象進(jìn)行說(shuō)明。
1.燃料電極
燃料（氫氣或一氧化碳）流入由互連器隔開(kāi)的燃料側(cè)流路。當(dāng)燃料到達(dá)燃料電極時(shí)，它與來(lái)自空氣電極的氧離子發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生水、二氧化碳和電子。該反應(yīng)用下式表示：
對(duì)于氫氣：H 2 + O 2- → H 2 O + 2e-
對(duì)于一氧化碳：CO + O 2- → CO 2 + 2e-
2.空氣電極
空氣（氧氣）流入由互連器隔開(kāi)的空氣側(cè)流路。當(dāng)空氣到達(dá)空氣電極時(shí)，它接收電子并變成氧離子(O 2- )。該反應(yīng)用下式表示：
O 2 + 4e- → 2O 2-
3.電解質(zhì)
氧離子(O 2- )通過(guò)電解質(zhì)從空氣電極離子傳導(dǎo)至燃料電極。 SOFC必須在高溫下運(yùn)行，因?yàn)殡娊赓|(zhì)在低溫下離子電導(dǎo)率較差。
4、外部電路
電子通過(guò)互連器流到外部電路。此時(shí)，產(chǎn)生電能。移動(dòng)外電路中的負(fù)載后，電子再次返回到空氣電極。
固體氧化物燃料電池的結(jié)構(gòu)
1.電解質(zhì)
它是由固體氧化物制成的薄陶瓷板，具有離子導(dǎo)電性。一般使用氧化鋯、二氧化鈰等金屬氧化物，并添加釔、鈧等稀土元素。
2. 電極
涂在電解質(zhì)兩側(cè)的金屬或陶瓷層，具有導(dǎo)電性和催化性。通常，燃料電極使用鎳、銅等金屬，空氣電極使用含有鑭、鍶等稀土元素的鈣鈦礦氧化物。
3. 互連器
一種金屬或陶瓷板，用于電連接電極，也用于分隔氣流。通常使用金屬氧化物和合金，例如鉻和錳。
