固体氧化物燃料电池高温稳定性的研究

第４５卷第１４期　

２０１７年７月　广州化工　

Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｖｏ１．４５　Ｎｏ．１４　

Ｊｕ１．２０１７　

固体氧化物燃料电池电解质制备方法的研究　

李静　

（山西工程技术学院，山西　阳泉０４５０００）　

摘　要：固体氧化物燃料电池（ｓ０Ｆｃ）作为一种绿色能源得到了广泛关注，ＳＯＦＣ中关键材料是电解质，ＬａＧａＯ，基固体电解　

质（ＬＳＧＭ）不仅离子电导率高，而且在电池工作时稳定性好，因此成为了研究焦点。本文综述了制备中低温固体氧化物燃料电池　

电解质ＬＳＧＭ的三种方法，包括传统的固相反应法、高温高压法和溶胶凝胶法；介绍了各种方法的流程以及它们各自的优缺点。　

关键词：ＳＯＦＣ；电解质；制备方法　

中图分类号：ＴＭ９１１．４　文献标志码：Ａ　文章编号：１００１—９６７７（２０１７）１４—００２３—０３　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｓｏｌｉｄ　Ｏｘｉｄｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ　

ｕ　Ｊ　ｇ　

（Ｓｈａｎｘｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｘｉ　Ｙａｎｇｑｕａｎ　０４５０００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｏｌｉｄ　ｏｘｉｄｅ　ｆｕｅｌ　ｃｅｌｌ（ＳＯＦＣ）ｃａｕｓｅｓ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ａｓ　ａ　ｇｒｅｅｎ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓｏｕｒｃｅ，ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ　ｉｓ　

ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｉｎ　ＳＯＦＣ，ＬａＧａＯ３－ｂａｓｅｄ　ｓｏｌｉｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ（ＬＳＧＭ）ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｈａｓ　ｈｉｇｈ　ｉｏｎｉｃ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｈａｓ　

ｇｏｏｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｉｓ　ｗｏｒｋｉｎｇ，ＳＯ　ｉｔ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ｔｈｅ　ｆｏｃｕｓ　ｏｆ　ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｔｈｒｅｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｏｗ　

固体氧化物燃料电池的发展现状和前景

1. 引言

说到固体氧化物燃料电池（SOFC），有点像在讲一个刚出道的明星，虽然现在还不算大红大紫，但潜力可不小哦！想象一下，一个能安静地把化学能转化为电能的家伙，不用噪音、不用汽油，只要靠氢气或者天然气就能工作，真的是个环保小能手。今天我们就来聊聊这个新星的发展现状以及未来前景，保证让你开开眼界，哈哈！

2. 发展现状

2.1 技术进步

现在的SOFC技术可是越来越成熟，真是“金鸡报晓”的感觉！早期的燃料电池在效率和耐用性上都存在不少问题，但随着科技的进步，材料科学的飞速发展，这小家伙的性能也跟着水涨船高。现在的固体氧化物燃料电池效率能达到60%甚至更高，简直可以和传统发电方式一较高下，毫不逊色。研究人员用高温电解陶瓷材料替代了原来的金属材料，结果就像“柳暗花明又一村”，不仅降低了成本，还提高了电池的稳定性。听起来是不是很让人期待？

2.2 应用领域

而且，SOFC的应用场景可真是不少，从小型设备到大型发电站，几乎无所不能，像个“万金油”。比如在住宅区，SOFC可以直接为家庭供电、供暖，这样一来，不仅省电费，还能减少温室气体排放，真是一举两得！还有在一些偏远地区，尤其是没有电网的地方，SOFC也能大展拳脚，帮助人们解决用电难的问题，真是“雪中送炭”。而且，它还可以与可再生能源结合，比如太阳能和风能，这样一来，SOFC就像“鱼和熊掌可以兼得”的美妙选择。

3. 前景展望

3.1 市场潜力

未来的SOFC市场可谓是“潜力无穷”，行业分析师预测，未来十年这个领域的市场规模将翻番，简直就像过年时的烟花，越放越亮。随着各国对绿色能源的重视，很多地方都开始投入大量资金用于燃料电池技术的研发，相关部门支持、利好一波接一波，真是春风得意马蹄疾。这个时候，如果你还是在犹豫是不是要投资相关行业，恐怕就要“吃亏在眼前”了。

3.2 挑战与机遇

当然，事情也不是那么简单，SOFC虽然前景大好，但仍然面临一些挑战。比如说，如何降低生产成本、提高循环使用率，都是亟待解决的问题。这就像打游戏时，明明Boss的血快没了，但你还得小心翼翼，避免被他一击毙命！不过，挑战也是机会，越是困难越能锻炼人，科研人员们正在不断探索新的材料和设计，努力提升SOFC的性能，真的是“百折不挠”的精神。

固体氧化物燃料电池发电系统技术要求

Solid oxide fuel cell (SOFC) systems are a type of clean

energy technology that have received significant attention

in recent years. Unique among other fuel cells, SOFCs

operate at high temperatures, typically between 600 to 1000

degrees Celsius, which allows for direct internal reforming

of hydrocarbon fuels. This characteristic makes them an

attractive option for power generation in various

applications, including stationary and portable power

sources.

固体氧化物燃料电池（SOFC）系统是一种清洁能源技术，在最近几年受到了广泛的关注。与其他燃料电池不同，SOFC在高温下工作，通常介于600到1000摄氏度之间，这使得它们可以直接内部重整碳氢化合物燃料。这个特性使得SOFC成为各种应用中的理想发电选择，包括固定和便携式电源。

One of the key technical requirements for SOFC systems is

efficient and reliable electrochemical performance. The

fuel cell stack, which consists of multiple individual

cells connected in series or parallel, serves as the heart of the system. Each cell contains an electrolyte and

固体氧化物燃料电池的概况

摘 要: 伴随经济持续发展，随之而来的能源问题亟待解决，一场空前重要的能源革命即将展开。燃料电池是能源的重要组成部分，由于其不受Carnot

cycle的限制的特点，所以和传统热机相区别。燃料电池是具有转换效率高、排放少的能量转化设备。本文简要介绍了固体氧化物燃料电池(SOFC)的基本概况，包括工作原理以及材料要求，然后客观分析了SOFC的应用局限和发展前景。

关键词: 固体氧化物燃料电池；电解质；阴极材料；阳极材料；

1 固体氧化物燃料电池简要介绍

伴随着工业技术的发展，生态环境急剧恶化。全球变暖、雾霾天气、臭氧层被破坏、这些现象的出现正是工业发展的副产物。如果我们不处理好科技发展所带来的双刃剑问题，那么人类终将自食其果。所以我们要在遵循人与自然和谐共生原则的基础上发展工业，新能源技术的发展成为大势所趋。且当今世界经济体迅速膨胀，世界对于能源的需求也大幅上升。在这些多重问题的考量下，能源危机的相关问题随之出现，石油、煤炭等不可再生资源日渐枯竭，新能源被世界所迫切需要，其中固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC.)是新能源领域当中一个比较热门的话题[1]。

固体氧化物燃料电池有不受卡诺循环限制，能量转换效率高，固体电解质稳定应用形式多样等优点。没有传统电池的液态组成成分损失与液态成分损坏电池的问题，且是对于环境绿色友好的全固态电池，符合当今世界对于能源的要求。燃料电池历史悠久。早在19世纪英国就有化学家发表了关于燃料电池的相关文章，后人相继奠定了燃料电池发展的基础。直到今天，固体氧化物燃料电池在公共生活交通、航空航天和军事领域等其他工业领域都有着重要应用。

2 SOFC的工作原理及性能要求 固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质为固体氧化物，其特点是全固态。但是本质上与普通电池相类似，都是发生在阴阳两极的氧化还原反应，将存储在燃料和助燃剂中的化学能转化为电能。SOFC在工作时电池的阳极发生还原剂的氧化反应，阴极发生氧化剂的还原反应。