什么是SOFC？

更新時間：2024-12-26

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SOFC是固體氧化物燃料電池的縮寫，是一種在高溫下運行的燃料電池。

燃料電池是一種引起燃料和氧氣之間發生化學反應并將其直接轉化為電能的裝置。 SOFC 使用固體電解質來引起氫氣或一氧化碳等燃料與氧氣之間的反應。 SOFC的特點是發電效率高、廢氣排放少。

SOFC主要用于以下兩個用途。

分布式發電是指在靠近需求點的地點發電。分布式發電可以降低輸電損耗和停電風險。 SOFC具有發電效率高、廢氣排放少等特點，適合分布式發電。例如，它用于以下情況。

在工業
工廠和建筑物等大型設施中進行內部發電或熱電聯產（發電的同時利用熱能）時。

在家庭或公寓大樓等小型設施中引入室內發電或Ene-Farm（同時發電和供應熱水）時。

氫社會是以氫為主要能源的社會。在氫社會中，氫的安全高效生產、運輸和使用非常重要。 SOFC 預計將在氫社會中發揮以下作用。

制氫
SOFC 可以通過相反的方向操作從水或二氧化碳中產生氫氣。這個過程稱為高溫蒸汽重整或CO2分解。

氫基
SOFC可以直接使用氫氣作為燃料。

下面對SOFC運行時各部分發生的現象進行說明。

燃料（氫氣或一氧化碳）流入由互連器隔開的燃料側流路。當燃料到達燃料電極時，它與來自空氣電極的氧離子發生反應，產生水、二氧化碳和電子。該反應用下式表示：

對于氫氣：H 2 + O 2- → H 2 O + 2e-
對于一氧化碳：CO + O 2- → CO 2 + 2e-

空氣（氧氣）流入由互連器隔開的空氣側流路。當空氣到達空氣電極時，它接收電子并變成氧離子(O 2- )。該反應用下式表示：

O 2 + 4e- → 2O 2-

氧離子(O 2- )通過電解質從空氣電極離子傳導至燃料電極。 SOFC必須在高溫下運行，因為電解質在低溫下離子電導率較差。

電子通過互連器流到外部電路。此時，產生電能。移動外電路中的負載后，電子再次返回到空氣電極。

它是由固體氧化物制成的薄陶瓷板，具有離子導電性。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。

涂在電解質兩側的金屬或陶瓷層，具有導電性和催化性。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。

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。

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