固体氧化物燃料电池(简称SOFC)的气道结构对电池内气体的分布有较大的影响,当气体分布不均匀时容易造成电池反应不均匀,放热不均匀,从而引起电解质因为热应力分布不均匀发生变形,最终影响电池寿命的问题。为了改善气体的分布,国内外学者设计了大量的气道结构,但是目前的气道结构的设计普遍存在着结构复杂,难加工,成本高的问题。为了解决这个问题,本课题对SOFC的相关气道结构进行了模拟分析,目的是设计一种容易加工,更具有工程应用性的气道结构。针对燃料电池三种极化现象,使用MATLAB建立了SOFC的一维反应模型。对相关影响参数使用敏感度分析方法进行分析,比较了三种极化相关参数对电池输出曲线的影响。确定了后续三维模型模拟所用的相关材料参数合理取值。针对传统平行通道易加工但是气体分布均匀性不好的问题,使用FLUENT建立了SOFC的平行通道三维模型,对平行通道式电池进行了结构参数与气道设计的数值模拟及优化。确定了最优的肋宽比取值。结合新型分割气道模型以及电池进出口相关结构参数的模拟结果,对电池气体分布均匀性以及电池性能进行了改进和提高。针对电池结构不同,对应电池的最优工况也会不同的问题,提出了针对本课题设计的电池结构对应的最优工况。对电池的工作条件及气体流动方向进行模拟及分析,确定针对改进后电池的最优工况。综合考虑温度分布以及输出性能,确定了逆流方式为最优选择。在上述研究之后,将改进的单电池堆叠串联成电池堆,采用最优工况条件,对电池堆的多物理场分布进行研究。将模拟结果与单电池模拟结果进行对比,结果表明电池堆模型由于结构更加复杂,燃料利用率、温差分布以及输出性能均有所下降。且组成电堆的单电池数量越多,平均每块单电池下降的性能越多。