开发出具有高输出功率的中低温SOFC（工作温度为400~800℃）可从根本上解决高温引发的一系列问题[12]。降低SOFC的操作温度，不仅使电池寿命延长，启动速率加快，造价降低，密封材料和连接材料可选范围增大，而且使得电池组元间相互扩散，化学相容性和热膨胀匹配性差等问题得以缓解[7,14]。但是，电解质的欧姆阻抗和电极的极化阻抗会迅速增大，使得电池性能降低[7]。目前降低SOFC的阻抗主要有两条途径：一是电池部件的薄膜化，尤其是电解质层的薄膜化，以缩短离子的传导路径，降低电池内阻，提高输出功率；二是研发在中低温下具有高离子电导率等优良性能的新型电解质材料[4]。文献综述

(2) 使用碳氢化合物燃料

SOFC的最佳燃料为氢气，但现阶段在大范围内使用氢气作为燃料或能源的跨行业问题较多，如制氢成本高，运输和贮存困难、安全性差等[12]。碳氢化合物是一种廉价的燃料，储备丰富。所以采用碳氢化合物燃料代替纯氢燃料已然成为加快SOFC商业化进程的主要研究方向。目前适用于 SOFC的碳氢化合物燃料有：天然气、汽油、柴油、丙烷、丁烷、甲醇和乙醇等[12]。采用碳氢化合物作为燃料可通过内部重整、外部重整、直接氧化三种途径来实现。其中内重整虽然消除了外部重整发电设备复杂和造价高的弊端，但其会使得吸热的水蒸气重整反应的速率加快，热量分布不均匀，从而导致SOFC开路电压和工作效率降低[3]。而更好地直接使用碳氢化合物燃料需要开发出具备抗硫中毒和抗积碳性能的新型阳极材料或优化传统阳极孔和界面的微结构[12]。

1。2 SOFC的电解质和阳极材料

1。2。1 SOFC的电解质材料

固体氧化物电解质作为SOFC的核心部件，其性能不仅影响电池的工作温度、输出功率，还决定其所用的制备技术和要与之相匹配的阴阳两极材料的材质[15]。

中低温SOFC的电解质材料应具备以下4个要求[12,16]：在工作温度下应有较高的离子电导率和较低的电子电导率；相对致密度须达到95%以上，以防止燃料和氧化剂间串气；

在强氧化还原氛围下以及从室温到较高的制备温度或400~800℃的工作温度的范围内，化学特性、物来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766-相特性和微观结构能长期稳定，且应与电池的其他组成部件（阴极、阳极、连接体材料和密封材料等）具有良好的化学相容性和匹配的热膨胀系数；具有较高的机械强度、韧性和抗热震性能。

近年来，主要研究的中低温SOFC的电解质材料按晶体结构可分为以下三类：磷灰石型、钙钛矿型、萤石型。

(1) 磷灰石型电解质

磷灰石型电解质材料，通式为Ln10-x(MO4)6Oy，其中Ln为稀土或碱土金属，如Pr、Sm、La、Gd、Dy等，而M一般为p区元素，如Si、Ge、P等，现今主要研究的为Si、Ge体系；M位上Fe、Al、V等的取代以及阳离子在Ln位的掺杂[17]。

硅酸镧（Apatite Type Lanthanum Silicate，简称ATLS）是近年来发现的新型中温磷灰石型电解质材料，具有氧离子电导率高，化学稳定性好，在很宽的氧分压范围内为纯氧离子导体等优点。如图1。3所示，ATLS为六方晶系，由La3+、O2-与[SiO4]三者连接构成，而[SiO4]两两之间通过La3+相连接。其中La3+分为具有9个配位数的LaI(4f位)和具有个7配位数的LaII(6h位)两种。[SiO4]与LaII相连接形成可传导离子的传输通道，而额外的O2-(2a位)易沿着c轴移动[18]。这决定了ATLS的传导机理为间隙氧离子导电。