固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,简称SOFC）是一种新型的能源转换装置,能将燃料（氢气、甲烷等）的化学能转换为电能,因为其较高的转换效率以及清洁无污染的特点成为目前的热门研究对象。然而固体氧化物燃料电池目前在商业化的进程中的主要问题是受限于寿命以及运行性能。固体氧化物燃料电池稳定性较差的原因一方面是燃料电池本身的材料的问题,另一方面是由于电池本身的气体分布不均而导致的电化学反应进行程度不同,电池各个部位的温度不同,进而造成电池产生不均匀的热应力,最终使电池出现断裂、细缝等结构的破坏。SOFC的气体分布取决于电池本身的流道结构,而由于SOFC的尺度较小,且电池内部的工况复杂涉及流场、温度场、应力场以及电场等的耦合,传统的实验手段无法直观准确的观测到电池内部的变化,且成本高,实验周期长。数值模拟计算方法通过给予SOFC一个接近实际工况条件来模拟电池内部各个物理场的变化,其成本低,效率高成为目前的一个重要的研究手段。本文旨在研究阴极流场分布不均,传质较差的问题,以对称双阴极固体氧化物燃料电池（Double-sided Cathodes Solid Oxide Fuel Cell,简称DSC-SOFC）为研究对象,采用多场耦合数值模拟方法研究了阴极流道对电池性能的影响,并设计优化了一种新型的I型结构流道,提升了DSC-SOFC的电化学性能。本文主要的研究内容和结论如下:（1）基于热-力-电-化学多物理场耦合理论,建立了一个三维数值模型,其中考虑了多孔介质传输、固体传热、电化学反应等模型。通过与实验数值对比,从而验证了模型的正确性。（2）利用所建立的DSC-SOFC模型模拟计算了原Z型阴极流道的电化学性能,针对传统Z型流道存在的气体分布均匀性的问题设计计算了一种新型的优化I型流道结构。研究结果表明优化I型流道相较于传统Z型流道拥有良好的气体分布均匀性,更低的压降损失,能较好的降低电池的浓差极化损失,提高电池的性能。（3）利用DSC-SOFC模型模拟计算了三口蛇形流道的电化学性能,同时针对传统三口蛇形流道存在的压降损失过大的问题,提出了一种优化结构,通过模拟计算得出,优化后的蛇形流道在保持良好的电化学性能的前提下能有效的降低蛇形流道的压降损失,进而提高电池的电化学性能。（4）对比分析了两种优化的阴极流道的电化学性能,研究结果表明DSC-SOFC无论在高工作电压还是低工作电压时,使用优化I型流道拥有更高的电化学性能,以电池的最终输出功率为基准,使用优化I型流道能更好的提升电池的性能。（5）针对阴极流道的宽度和深度进行了模拟计算,研究结果表明电池流道的宽度对电池性能影响较大,在不考虑接触电阻变化的前提下,其流道越宽电池的电化学性能越好,电池阴极流道的深度总体对电池性能的影响不大,但影响着电池的压降损失,电池的流道越深电池的压降损失越小。（6）本文模拟计算了不同流道宽度-深度组合下的电池性能,研究结果表明DSC-SOFC阴极流道宽度-深度组合为2.35-1.4mm时电池的电化学性能最佳。（7）本文最后模拟计算了不同的阴极孔隙率对对称双阴极固体氧化物燃料电池性能的影响,模拟计算结果表明电池在阴极孔隙率为35%时,电化学性能表现最佳。