固体氧化物燃料电池是一种新式发电设备，其高功率、无污染、全固态结构和对多种燃料气体的广泛适应性等，是其广泛运用的根底。
固体氧化物燃料电池单体首要组成部分由电解质（electrolyte）、阳极或燃料极（anode，fuel electrode）、阴极或空气极（cathode，air electrode）和连接体（interconnect）或双极板（bipolar separator）组成。
固体氧化物燃料电池的作业原理与其他燃料电池相同，在原理上适当于水电解的“逆”设备。其单电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成，阳极为燃料发作氧化的场所，阴极为氧化剂复原的场所，南北极都含有加快电极电化学反响的催化剂。作业时适当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。
在固体氧化物燃料电池的阳极一侧继续通入燃料气，例如：氢气（H2）、甲烷（CH4）、城市煤气等，具有催化效果的阳极外表吸附燃料气体，并经过阳极的多孔结构分散到阳极与电解质的界面。在阴极一侧继续通人氧气或空气，具有多孔结构的阴极外表吸附氧，因为阴极自身的催化效果，使得O2得到电子变为O2-，在化学势的效果下，O2-进入起电解质效果的固体氧离子导体，因为浓度梯度引起分散，终究抵达固体电解质与阳极的界面，与燃料气体发作反响，失掉的电子经过外电路回到阴极。
单体电池只能发作1V左右电压，功率有限，为了使得SOFC具有实践运用或许，需求大大提高SOFC的功率。为此，能够将若干个单电池以各种方式（串联、并联、混联）拼装成电池组。
SOFC组的结构首要为：管状（tubular）、平板型（planar）和整体型（unique）三种，其间平板型因功率密度高和制造成本低而成为SOFC的发展趋势。
固体氧化物燃料电池作业原理
原理
在一切的燃料电池中，SOFC的作业温度最高，归于高温燃料电池。近些年来，分布式电站因为其成本低、可维护性高级长处现已逐渐成为国际动力供应的重要组成部分。因为SOFC发电的排气有很高的温度，具有较高的运用价值，能够供给天然气重整所需热量，也能够用来出产蒸汽，更能够和燃气轮机组成联合循环，十分适用于分布式发电。燃料电池和燃气轮机、蒸汽轮机等组成的联合发电体系不光具有较高的发电功率，一起也具有低污染的环境效益。
常压工作的小型SOFC发电功率能到达45%-50%。高压SOFC与燃气轮机结合，发电功率能到达70%。国外的公司及研讨机构相继展开了SOFC电站的规划及实验，100kW管式SOFC电站己经在荷兰工作。WesTInghouse公司不光实验了多个kW级SOFC，并且正在研讨MW级SOFC与燃气轮机发电体系。日本的三菱重工及德国的Siemens公司都进行了SOFC发电体系的实验研讨。
一般的SOFC发电体系包含燃料处理单元、燃料电池发电单元以及能量收回单元。图一是一个以天然气为燃料、常压工作的发电体系。空气经过紧缩器紧缩，战胜体系阻力后进入预热器预热，然后通入电池的阴极。天然气经过紧缩机紧缩后，战胜体系阻力进入混合器，与蒸汽发作器中发作的过热蒸汽混合，蒸汽和燃料的份额为，混合后的燃料气体进入加热器提高温度后通入燃料电池阳极。阴阳极气体在电池内发作电化学反响，电池宣布电能的一起，电化学反响发作的热量将未反响彻底的阴阳极气体加热。阳极未反响彻底的气体和阴极剩下氧化剂通入焚烧器进行焚烧，焚烧发作的高温气体除了用来预热燃料和空气之外，也供给蒸汽发作器所需的热量。经过蒸汽发作器后的焚烧产品，其热能仍有运用价值，能够经过余热收回设备供给热水或用来供暖而进一步加以运用。
固体氧化物燃料电池（SOFC）的作业原理
在固态氧化物燃料电池（SOFC）中，电解质选用固体氧化物氧离子（O2-）导体（如最常用的 Y2O3 安稳的氧化锆简称 YSZ），起传递 O2-及别离空气和燃料的两层效果。其作业原理如图1-1所示：能量转化是经过电极上的电化学进程来进行的，阴阳极反响别离为：
其间燃料气体能够是H2，也能够是燃料气体，而O2来源于空气。式中，下标c、a 和 e 别离表明在阴极、阳极和电解质中的状况。
当一个外部载荷加到电池上时，氧气在多孔的阴极复原成氧离子，然后经过固体电解质传输到阳极， 与燃料 （如 H2，CO） 反响 生 成 H2O 或CO2。在必定条件下CH4也能够在阳极直接氧化为H2O和CO2。电池的开路电压 U0能够由下式核算得出， 即
式中：ΔG ——电化学反响的自由能改变；
ΡO2（c）——阴极的氧气分压；
固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC）归于第三代燃料电池，是一种在中高温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设备。被遍及认为是在未来会与质子交流膜燃料电池（PEMFC）相同得到广泛遍及运用的一种燃料电池。它除了具有一般的燃料电池的高功率，低污染的长处外，SOFC还具有以下特色：
⑴ SOFC的作业温度可达1000摄氏度，是现在一切燃料电池作业温度最高的经由热收回技能进行热电兼并发电，能够获得超越80%的热电兼并功率。
⑵SOFC的电解质是固体，因而没有电解质蒸腾与走漏的问题。并且电极也没有腐蚀的问题，工作寿命长。此外，因为构成资料的池体资料全部是固体，电池外形具有灵活性。
⑶SOFC在高温下进行化学反响，因而，无需运用宝贵金属作为触媒，且自身具有内重整才能，可直接运用氢气、烃类（甲烷）、甲醇等作燃料，简化了电池体系。
⑷ SOFC能供给高质余热，完成热电联产，燃料运用率高，能量运用率高达80％左右，是一种清洁高效的动力体系。
⑸SOFC具有较高的电流密度和功率密度。
⑹SOFC的体系规划简略，发电容量大，用处较为广泛。
固体氧化物燃料电池具有燃料适应性广、能量转化功率高、全固态、模块化拼装、零污染等长处，能够直接运用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气及生物质气等多种碳氢燃料。SOFC的运用规模适当广泛，简直涵盖了一切的传统的电力商场，包含宅用、商业用、工业用以及公共事业用发电厂等，乃至便携式电源、移动电源、偏远地区用电及高品质电源等，还可作为船只动力电源、交通车辆动力电源等移动电源。其间以静置型的商业用电源、工业用热电兼并体系及小型电源商场较为看好。
