固体氧化物燃料电池(SOFCs)技术是一种很有前途的发电技术，与传统发电系统相比，它具有高能源效率、膨胀的燃料灵活性和低环境影响。sofc是一种将化学能直接转换为可忽略排放的电能的装置，sofc具有低污染、高效率(~60%)、燃料选择范围广、环境影响小的特点。SOFCs的单电池组件由阳极、阴极和电解液组成，这些电解液被一层一层地堆积以产生更高的功率。燃料电池是一种能量转换电化学装置，在清洁高效的发电方面提供了巨大的环境效益和高电气效率的前景。在各种类型的燃料电池中，sofc提供了多种优势，如燃料的灵活性，理想的能源(化学-电)转换效率，卡诺循环，化学无污染，气体排放低，产生热量和电力。它被认为是理想的未来清洁发电sofc。SOFC技术不局限于传统的热机，承认泄漏，润滑，和热损失的问题。
研究方法及分析
单个燃料电池由一个阴极和一个阳极由固体氧化物电解质隔开，如图1所示。燃料(氢、甲烷等)连续地提供给阳极侧，氧化剂连续地提供给阴极侧。燃料在阳极端分解成负离子和正离子。中间电解质充当负离子(电子)的绝缘体，只允许正离子(质子)从阳极端流向阴极端。这些自由电子必须在电解质膜的另一侧重新组合，成为一个稳定的系统，外部电路允许这些自由电子移动到阴极末端。阳极燃料氧化产生的负离子(电子)在阴极进行氧还原，完成外部电路。因此，电是由外部电路中的电子流动产生的。在实时应用中，大量的燃料电池聚在一起进行更高程度的输出发电，而中间电解液只填补阳极和阴极之间传递离子的间隙.
图1固体氧化物燃料电池原理图
大部分的电解质是陶瓷材料，它能够传导离子，并位于阴极和阳极端子之间。它可以是质子(H+)或氧化物离子(O2)的导电介质。电解液材料的以下性质需要确认:
1.电解质材料应具有较高的氧化物、离子或质子导电性。理想的电导率为0.01-0.1S/cm，适用于1-100的电解质厚度。如果以低氧化物为载体的固态电解质，则会导致明显的欧姆损耗，进而产生非线性导电性能。
2.固态电解质的电导率应该较低，而电导率高则会导致O2的泄漏和较大的电压损失，不能产生足够的电量。
3.固体电解质的机械强度应足够高，以磨损有效应力。
4.材料的热稳定性对磨损热应力应是极好的。
5.固体电解质必须具有化学、相、尺寸和形态稳定性。
6.低成本和简单的电池制造技术。
采用陶瓷材料或致密层固体氧化物电解质在具有携带氧离子能力、电子传导可以忽略或不导电的sofc中减少电流泄漏。材料应与阴极和阳极等电极相容，并应具有稳定的机械和化学性质]。由于质子和离子导电(共存)相的存在，SDCC超电子输运的工作机理如图2所示。
图2离子和质子电导图
阳极材料的选择是SOFC技术的一个重要方面，它取决于电池的电化学性能、微观结构和制造工艺。理想的阳极材料的性能应满足两个主要因素。首先，三相界面较大的表面积有助于最大限度地促进阳极反应。电化学反应发生在三相边界(TPB)，如电子、氧离子导体与气体的接触点，如图3a所示。其次是突出的多孔微结构，有利于快速输气和副产物反应。此外，阳极材料必须具有良好的稳定性、高的电导率、与电池其他部件的热传导效率和高的电催化活性。然而，利用贵金属，可以看到延长了TPB电极的长度，并且电荷转移显著加速，从而压迫了极化电阻，如图3b所示。所有这些因素结合起来形成了一个高性能阳极，最大限度地减少了极化损失。
图3aTPB阳极材料，b阳极复合基板上金属电催化剂原理图
在这些电陶瓷材料中，点缺陷是产生离子电荷载体的主要原因。纳米结构体系、更大的表面积和晶界有利于空间电荷区域的移动缺陷数量的增加，而空间电荷区域的电化学行为与主体材料完全不同。Yuan等人重点研究了基于ce的可控合成纳米材料的制备、晶体平面取向、颗粒尺寸和裁剪形状，并对其进行了有效的组装。采用不同的合成方法，如溶剂热合成，固溶法制备CeO2-ZrO2纳米材料，RE离子掺杂CexZr1-x-yREyO2-z固溶体纳米材料，水解法制备Ce1-xZrxO2固溶体纳米结构。Zhi等利用YSZ电解液制备了阴极应用于IT-SOFCs的LSCF纳米纤维。在750℃的工作温度下，添加20wt%的GDC可以提高1.07W/cm2的功率密度。该三维纳米纤维阴极网络具有高渗滤性(2)高孔隙率(3)连续输电荷(4)在相似的工作温度下具有良好的热稳定性等优点。