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(fā)生化學(xué)反應(yīng)并將其直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 SOFC 使用固體電解質(zhì)來引起氫氣或一氧化碳等燃料與氧氣之間的反應(yīng)。 SOFC的特點是發(fā)電效率高、廢氣排放少。

SOFC主要用于以下兩個用途。

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

在工業(yè)
工廠和建筑物等大型設(shè)施中進(jìn)行內(nèi)部發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)（發(fā)電的同時利用熱能）時。

在家庭或公寓大樓等小型設(shè)施中引入室內(nèi)發(fā)電或Ene-Farm（同時發(fā)電和供應(yīng)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(chǎn)、運輸和使用非常重要。 SOFC 預(yù)計將在氫社會中發(fā)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(chǎn)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(fā)生的現(xiàn)象進(jìn)行說明。

燃料（氫氣或一氧化碳）流入由互連器隔開的燃料側(cè)流路。當(dāng)燃料到達(dá)燃料電極時，它與來自空氣電極的氧離子發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生水、二氧化碳和電子。該反應(yīng)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(cè)流路。當(dāng)空氣到達(dá)空氣電極時，它接收電子并變成氧離子(O 2- )。該反應(yīng)用下式表示：

O 2 + 4e- → 2O 2-

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

電子通過互連器流到外部電路。此時，產(chǎn)生電能。移動外電路中的負(fù)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(dǎo)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(zhì)兩側(cè)的金屬或陶瓷層，具有導(dǎo)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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