中低温固体氧化物燃料电池阴极材料研究进展*

吴天琼，南 博，郭 新，臧佳栋，陆文龙，杨廷旺, 张升伟，卢亚，张海波，张扬军

(1.华中科技大学 材料科学与工程学院，材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉 430074;2. 广东华中科技大学 工业技术研究院，广东 东莞 523808; 3. 深圳市基克纳科技有限公司，广东 深圳 518100;4. 清华大学车辆与运载学院，特种动力研究中心，汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084)

0 引 言

随着环境问题和能源危机的日益加剧，开发和使用清洁能源及提高能源利用效率成为当务之急[1]。固体氧化物燃料电池 (Solid oxide fuel cells，SOFCs)相比于其他电池具有以下特点：电化学过程不受卡诺循环的限制，比内燃机更加简单高效；不存在电极腐蚀和电解液泄露等问题；燃料适应性较强，可使用氢气、甲烷、碳氢化合物甚至固态碳等为燃料，清洁无污染[2]；能量转换效率高，运行过程中产生大量热能，使用热电联供装置可以进一步提高综合效率 (>70%)。因此，固体氧化物燃料电池是未来能源发展的主要方向之一。

固体氧化物燃料电池主要由阳极、阴极和电解质3部分构成，由于单电池的输出功率较低，在实际应用中通常利用连接体和密封剂将一系列单电池连接成电池堆以获得足够的输出功率[3]。根据电解质的传导类型，固体氧化物燃料电池可以分为氧离子传导型(O-SOFC)和质子传导型(H-SOFC)，其工作原理如图1所示[3]。由于电解质的作用是传输氧离子(或质子)和隔绝阳极室的燃料气体与阴极室的氧化性气体，所以电解质结构应致密并具有高的氧离子(或质子)导电性和低的电子导电性。电……