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固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell,SOFC）是一种以固体氧化物为电解质,通过电化学反应直接将燃料的化学能清洁、高效地转换为电能的全固态发电装置。SOFC的突出特点是燃料适应性广,不仅可利用氢气、天然气、甲醇、汽油等气体、液体燃料,还可利用煤、生物质等固体含碳燃料。生物质具有可再生,碳中性,来源广,成本低的特点。传统的生物质利用方式是作为柴薪直接燃烧,能量转换效率低,污染物排放高。本文研究将生物质直接用作SOFC的燃料、实现绿色发电的可行性,旨在为生物质资源的高效、清洁利用探索一条新途径。本文选取果木枝和中密度纤维板（medium density fiberboard,MDF）两种生物质为研究对象。在系统表征果木枝、MDF及其热解炭的理化性质的基础上,重点研究了它们直接用作SOFC燃料的电化学性能和燃料利用率。研究发现,果木枝燃料在850℃的电池最大功率密度（peak power density,PPD）为157 mW cm-2,燃料利用率为36.2%,表明果木枝可直接通过SOFC实现原位高效发电。果木枝担载钢渣催化剂后,在850℃的PPD为303 mW cm-2,燃料利用率为18.33%;燃料利用率下降的可能原因:（1）果木枝在低于850℃的较低温度下已发生热解-气化反应,（2）果木枝在850℃的热解-气化速率超过了阳极的消耗速率,导致部分燃料得不到利用而流失。果木枝炭的固体碳含量为81.46%,全硫含量0.05%,石墨化度低;在850℃的PPD为238 mW cm-2,放电过程较平稳,质量比能量密度为7928.4 J g-1。果木枝炭的绝对燃料利用率为49.3%。果木枝的热解炭化产率是28%,所以果木枝炭折合成果木枝的相对燃料利用率为13.8%,比直接利用果木枝的燃料利用率降低22.4%。MDF直接作为SOFC的燃料时,在850℃的PPD为83 mW cm-2,燃料利用率为28.72%,单位质量电功输出为2419.8 J g-1。MDF担载钢渣催化剂后,在850℃的PPD约为220 mW cm-2,是未担载催化剂的2.6倍左右,表明催化剂显著加快了生物质热解速率和Boudouard气化速率,但催化剂带来的反应温度降低和相同温度下的热解-气化反应速率提高,可能导致燃料的气化产物得不到充分利用而随尾气流失,最终导致燃料利用率（约21%）下降。MDF炭的固体碳含量为58.70%,全硫含量0.02%,灰分含量为27.59%,石墨化度低;在850℃的PPD为172 mW cm-2,放电过程较平稳。MDF炭的绝对燃料利用率为54.67%。MDF的热解炭化产率是30%,所以MDF炭折合成MDF的相对燃料利用率为16.4%,比直接利用MDF的燃料利用率降低12.3%。本文验证了生物质直接用作SOFC燃料的可行性,因此我们提出了直接生物质SOFC的概念。本文研究为利用果木枝和废弃MDF清洁、高效发电提供了一定理论基础。