固体氧化物燃料电池的细节越详细越好！

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一种发电设备，可将燃料e799bee5baa6e997aee7ad94e59b9ee7ad9431333262376566和氧化剂中存在的化学能直接转化为电能. 燃料和空气分别输入到燃料电池中，并且发电出色. 从外观上看，它具有正电极和负电极以及电解质氧化物燃料电池，就像蓄电池一样，但从本质上讲它不能“存储”而是“发电厂”.

为了使用煤或石油等燃料发电，必须首先燃烧煤或石油. 它们燃烧时产生的能量可以将水加热成蒸汽，而蒸汽可以用来在磁场中旋转涡轮发电机. 这会产生电流. 换句话说，我们将燃料的化学能转换为热能，然后将热能转换为电能. 在这种双重转化过程中，许多原始化学能被浪费了. 但是，燃料非常便宜，尽管有这种浪费，但它并不能阻止我们在没有昂贵费用的情况下产生大量电能. 也可以将化学能直接转换成电能而无需先转换成热能. 为此，我们必须使用电池. 该电池由一种或多种化学溶液组成，其中插入了两个称为电极的金属棒. 每个电极都经过特殊的化学反应，电子被释放或吸收. 燃料电池

一个电极上的电势大于另一个电极上的电势，因此，如果两个电极通过导线连接，电子将通过导线从一个电极流向另一个电极. 电子的这种流动是电流，只要电池中发生化学反应，该电流就会持续. 手电筒电池是这种电池的一个例子. 在某些情况下，当电池用完时，人们会迫使电流流回电池，并且电池中会发生化学反应，因此电池可以存储化学能并再次使用以产生电能. 汽车中的电池是这种可逆电池的一个例子. 在电池中，浪费的化学能要少得多，因为化学能仅一步就转换成电能. 但是，电池中的化学药品非常昂贵. 锌用于制造手电筒电池. 如果您尝试使用足够的锌或类似金属为整个城市供电，那么一天将花费数十亿美元.

固体氧化物燃料电池（SOFC）SOFC由诸如氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）之类的陶瓷来提供氧离子，一种供电子的多孔性燃料以及一个空气电极组成. 空气中的氧气在空气电极/电解质界面处被氧化. 在空气和燃料之间的氧气差异的作用下，它移动到电解质中的燃料电极一侧. 燃料极电解质界面与燃料中的氢或一氧化碳反应生成水. 蒸气或二氧化碳释放出电子. 电子通过外部电路并再次返回空气极，这时产生了电能. SOFC的特性如下: 由于高温作用（600-1000°C），通过设置底面循环，可以获得效率超过60％的高效发电. 由于氧离子在电解质CO中移动，因此煤气化的气体也可用作燃料. 由于电池主体的构成材料全部为固体，因此没有电解质的蒸发或流动. 另外，燃料电极和空气电极不被腐蚀. l较高的工作温度，可用于甲烷的内部改性. 与其他燃料电池相比，该发电系统简单，可以预期从容量相对较小的设备发展为用途广泛的大型设备. 在固定式发电厂领域，SOFC具有比PEMFC明显的优势. SOFC很少需要燃料处理. 内部重整，内部热集成和内部歧管使系统设计更简单. 而且，SOFC和燃气轮机等设备也容易有效地产生热电联产. 下图显示了西门子西屋公司开发的世界上第一个SOFC和燃气轮机混合电站. 它于2000年5月安装在加利福尼亚大学，功率为220kW，发电效率为58％.

未来SOFC /燃气轮机的发电效率将达到60-70％. SOFC被称为第三代燃料电池，正在积极研究和开发中. 它是新兴的新型发电方法之一. 美国是世界上第一个研究SOFC的国家，西屋电气公司在美国扮演的角色尤为重要，并且会. 在接下来的10年中，该公司与OCR组织合作，将400种小的圆柱状ZrO2-CaO电解质连接到100W电池的试生产中，但是这种形式对于大型发电厂应用而言是不便的. 1980年代以后氧化物燃料电池，为了开发新的能源并缓解石油资源短缺引起的能源危机，SOFC的研究一直在蓬勃发展. 西屋电气将电化学气相沉积技术应用于SOFC电解质和电极膜的制备过程中，从而将电解质层的厚度减小到微米水平，电池性能得到了显着改善，从而为SOFC研究开辟了新的一页. 在1980年代中后期，它开始开发高功率SOFC电池组. 1986年，400W管状SOFC电池组在田纳西州成功运行. 1987年，分别在日本东京和大阪煤气公司安装了3kW级管式SOFC发电机组，并成功进行了5000小时的连续运行测试，标志着SOFC研究从实验研究到商业开发的发展.

在1990年代，美国能源部继续向西屋电气公司投资超过6,400万美元，旨在开发高转换率的2MW级SOFC发电机组. 1992年，在日本大阪和美国南加州测试了两种25kW管状SOFC，历时数千小时. 自1995年以来，西屋电气公司已采用空气电极作为支撑管，取代了原来用CaO稳定的ZrO2支撑管，简化了SOFC的结构，并将电池的功率密度提高了近三倍. 该公司为荷兰Utilies公司建造了100kW的管状SOFC系统，总能源利用率达到75％，已正式投入使用. 目前，西门子西屋公司宣布不久将在挪威和加拿大的多伦多附近建造两个250kWSOFC示范电厂. 下图显示了荷兰西屋公司安装的SOFC示范电厂，该电厂可提供110kW的电力和64kW的热量，发电效率为46％，可运行14000h.

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