张少威，蒲秀好，万艳红，祝 康，夏长荣,2

(1 中国科学技术大学 材料科学与工程系 中国科学院能量转换材料重点实验室，合肥 230026；2 安徽壹石通材料科技股份有限公司 能源材料中心，合肥 230088)

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell，SOFC)是一种将燃料中的化学能直接转化为电能的高效发电装置，具有燃料使用范围广(H2，CO，CH4等)、工作温度高(一般大于600 ℃)、能量转化率高(实际效率达63%，热电联产效率高达85%)、全固态等特点，被称为“吃杂粮的大力士”，一直被广泛研究[1-2]。SOFC的单电池由多孔的阳极、致密的电解质和多孔的阴极三部分组成，工作原理概括为三方面。(1)阴极还原。空气中的氧气分子吸附在阴极材料表面，得到外电路中的电子，被还原成O2-。(2)离子传导。在氧化学位差的驱动下，O2-通过致密的电解质，到达阳极侧。(3)阳极氧化。O2-在阳极侧氧化燃料气体，如H2，CO，CH4等，生成H2O和CO2，并释放电子到外电路[1,3]。以H2燃料为例，反应可用式(1)～(3)表示：

(1)

阳极燃料氧化：H2+O2-→H2O+2e-

(2)

(3)

其中阳极是燃料转化的场所，除了发生氧化反应外，还可能发生碳氢化合物如甲烷的裂解反应。阳极材料应该满足多方面要求，包括在高温和还原气氛下的良好化学稳定性，高的催化氧化活性，高的氧离子和电子电导率，与电解质材料之间的良好热匹配性和化学兼容性等[4]。阳极材料一般采用金属Ni和固体电解质组成的金属陶瓷复合材料[5-8]，这类材料具有很高的催化活性，并满足电导率、化学兼容性等要求。然而，金属Ni基阳极在SOFC的实际应用中遇到了很多问题，当使用碳氢燃料时，容易积碳[9]；……