直接碳固体氧化物燃料电池（DC-SOFC）是一种直接以固体碳为燃料的固体氧化物燃料电池（SOFC）,具有全固态结构、能量密度高、无需任何介质和燃料范围广等优点。本论文围绕DC-SOFC阳极侧发生的电化学氧化反应与碳燃料上发生的Boudouard反应的有效耦合展开,通过不同方式提高Boudouard反应速率,实现DC-SOFC高效稳定运行。首先,研究Boudouard反应催化剂种类和担载量对电池性能的影响,通过研究以不同Ba担载量的活性炭为燃料的DC-SOFCs电化学性能,阐明了Ba担载量对电池稳定性和燃料利用率的影响。制备电解质支撑型电池Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC,采用担载5 wt.%Ba的活性炭为燃料时,DC-SOFC获得了最佳的电化学性能,850?C下最大功率密度为328.4 mW cm^-2,以0.25 A cm^-2的恒电流密度稳定放电28.76 h,燃料利用率为16.0%。其次,研究了不同生物质碳燃料对DC-SOFC电化学性能的影响,800?C下将瓜子壳、花生壳和大豆秸秆三种生物质在氮气气氛下碳化2 h,然后分别与电解质支撑型电池Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC组装得到DC-SOFCs。电化学性能结果表明,采用三种生物质碳燃料的DC-SOFCs电化学性能均优于以活性炭为燃料的DC-SOFC性能。其中,采用瓜子壳生物质碳的DC-SOFC性能最好,850?C下最大功率密度达296.61 mW cm^-2,在50 mA的恒电流下稳定运行了41.63 h,燃料利用率为15.46%。采用SEM、EDX、Raman和TG等对生物质碳燃料进行表征,系统分析了生物质碳微观形貌、存在形态和元素组成及分布对DC-SOFC电化学性能的影响规律。本论文研究工作提高了DC-SOFC电化学性能,降低了DC-SOFC成本,为DC-SOFC的产业化进程提供了理论依据和技术支撑。