固體氧化物燃料電池(SOFC)是一個將化石燃料中的化學能轉換為電能的發電裝置。利用SOFC進行能量轉換沒有燃燒和機械過程,從而極大地提高了能量轉化效率,避免了NOx,SOx,CO,CO2以及粉塵等污染物的產生;而且安靜、可靠,對電力的質量有良好的保證。 SOFC的工作溫度通常在600℃至1000℃的范圍內,其副產品是高質量的熱和水蒸氣。因此,在提供電力的同時,SOFC還可以提供熱水和取暖。在同時利用電和熱的情況下,能量的轉化效率可以高達85%。與在低溫工作的質子交換膜燃料電池(PEMFC)相比,除效率高以外,SOFC還避免了使用貴金屬電極材料(如Pt),消除了CO對電極的毒化,降低了對于燃料質量的要求,從而增加了應用燃料的靈活性。與在相對高溫工作的熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)相比,SOFC具有非常高的功率密度,而且沒有液態的熔鹽腐蝕介質,排除了燃料電池材料的熱腐蝕。
SOFC與第一代燃料電池(磷酸型燃料電池,簡稱PAFC)、第二代燃料電池(熔融碳酸鹽燃料電池,簡稱MCFC)相比它有如下優點:(1)較高的電流密度和功率密度;(2)陽、陰極極化可忽略,彼化損失集中在電解質內阻降;(3)可直接使用氫氣、烴類(甲烷)、甲醇等作燃料,而不必使用貴金屬作催化劑;(4)避免了中、低溫燃料電池的酸堿電解質或熔鹽電解質的腐蝕及封接問題;(5)能提供高質余熱,實現熱電聯產,燃料利用率高,能量利用率高達80%左右,是一種清潔高效的能源系統;(6)廣泛采用陶瓷材料作電解質、陰極和陽極,具有全固態結構;(7)陶瓷電解質要求中、高溫運行(600~1000℃),加快了電池的反應進行,還可以實現多種碳氫燃料氣體的內部還原,簡化了設備。
除了燃料電池的一般優點外,SOFC還具有以下特點:對燃料的適應性強,能在多種燃料包括碳基燃料的情況下運行;不需要使用貴金屬催化劑;使用全固態組件,不存在對漏液、腐蝕的管理問題;積木性強,規模和安裝地點靈活等。這些特點使總的燃料發電效率在單循環時有潛力超過60%,而對總的來說體系效率可高達85%,SOFC的功率密度達到1MW/M3,對塊狀設計來說有可能高達3MW/M3。事實上,SOFC可用于發電、熱電回用、交通、空間宇航和其他許多領域,被稱為21世紀的綠色能源。
固體氧化物燃料電池具有燃料適應性廣、能量轉換效率高、全固態、模塊化組裝、零污染等優點,可以直接使用氫氣、一氧化碳、天然氣、液化氣、煤氣及生物質氣等多種碳氫燃料。在大型集中供電、中型分電和小型家用熱電聯供等民用領域作為固定電站,以及作為船舶動力電源、交通車輛動力電源等移動電源,都有廣闊的應用前景。
燃料和空氣分別送進燃料電池,電就被奇妙地生產出來。它從外表上看有正負極和電解質等,像一個蓄電池,但實質上它不能“儲電”而是一個“發電廠”。
燃料多樣性。現代種類繁多的電池中,雖然仍以氫氣為主要燃料,但配備「燃料轉化器(或譯重組器,fuel?reformer)」的電池系統可以從碳氫化合物或醇類燃料中萃取出氫元素來利用。此外如垃圾掩埋場、廢水處理場中厭氧微生物分解產生的沼氣也是燃料的一大來源。???
利用自然界的太陽能及風力等可再生能源提供的電力,可用來將水電解產生氫氣,再供給至燃料電池,如此亦可將「水」看成是未經轉化的燃料,實現完全零排放的能源系統。只要不停地供給燃料給電池,它就可不斷地產生電力。