直接碳固体氧化物燃料电池（DC-SOFC）可使用多种固体碳为燃料将其所蕴含的化学能直接转化为电能,此过程不经过燃烧和热机过程,因而不受卡诺循环限制,具有清洁高效的特点。DC-SOFC可使用农林业废弃物或生活废弃物衍生的生物质碳作为燃料,这些可再生能源可循环再生,具有取之不尽、用之不竭的特点,符合我国循环经济和可持续发展原则。本文以提高生物质燃料在DC-SOFC中的利用为目的,进行了DC-SOFC放电模式改进,提出采用恒阻模式对DC-SOFC性能进行测试,使用一次性牙签和废旧纸箱作为DC-SOFC碳源,探索废弃资源作为DC-SOFC燃料的可行性及相关附加产物的资源化梯次利用;将DC-SOFC的氧化剂从静态空气换为流动的氧气后,最大输出功率密度有所提高。使用恒阻模式进行DC-SOFC放电实验研究,相比于常用的恒流模式,这种新的恒阻放电模式可以提高电池的燃料利用率。这是因为在使用恒流模式对电池进行放电时,会由于碳燃料比表面积减小导致内部CO气体供给不足,最终无法维持放电电流,而使电池的放电电压下降到0 V时仍然会有少量碳燃料残余。相比之下,使用恒阻模式放电,在控制外电路负载电阻保持不变的情况下,电池有路端电压就会有放电电流存在,能够将内部的碳燃料充分转化,提高电池燃料利用率。对一次性牙签作为燃料的热处理实验发现,提高燃料热处理温度可以获得更高的电池燃料利用率,从而能够延长电池的放电时间。通过不同电流放电的实验发现,由于电池阳极上电化学反应速率和碳燃料处逆向Boudouard反应速率的不匹配,会导致电池在不同电流下电压平台随时间的变化趋势不同。以0.2 g废旧纸箱热解碳为燃料的DC-SOFC在850℃的最大输出功率密度可达307 mW cm^-2,放电量可达658 C。红外光谱和拉曼光谱分析发现在废旧纸箱热裂解的过程中产生的焦油含有多种有机官能团,可用作化工原料。在电池放电结束后,内部剩余灰分中含有多种元素和无机盐,有用作肥料的潜力。纸箱热解过程及其产物作为DC-SOFC燃料使用的过程实现了废旧资源高效利用,具有经济环保的优势。在碳化的纸箱中天然担载能够促进逆向Boudouard反应的催化剂,能够进一步优化DC-SOFC的性能。在800℃,以Ag-SSZ复合电极,SSZ为电解质,当电池的氧化剂从静态的空气换为流动的纯氧气时,粉末活性炭为燃料的DC-SOFC的最大输出功率密度由124 mW cm^-2升高到234.4 mW cm^-2,提升了89%,有效改善了DC-SOFC性能。