固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效无污染、低成本和可持续的能源转换装置,发展SOFC是解决人类能源危机的有效途径之一。本文针对以碳氢化合物为燃料的SOFC关键材料、结构以及性能进行了研究,具体研究内容如下:对比了SDC(Ce_0.8Sm_0.2O_1.9)、NSDC(Ce_0.8Sm_0.2O_1.9-20%Na₂CO₃)、GDC(Gd_0.9Sm_0.1O_1.95)、NGDC(Gd_0.9.9 Sm_0.1O_1.95-20%Na₂CO₃)四种氧化铈基电解质四种电解质电池的放电性能,在T=823K,使用氢气作为燃料时,NSDC电解质电池最大功率密度可达450mW/cm²。研究了LCNC(Li_1.2Co_0.2Ni_1.5Cu_0.1O₃)含量对NSDC电解质电池放电性能的影响,在T=823K,使用氢气作为燃料时,以1:3质量比组成的LCNC-NSDC复合电解质电池功率达到了520mW/cm²;在0.45A/cm²恒定电流工作状态下能稳定工作超过6.6h;使用甲醇水溶液作为燃料时,该电池的最大功率密度达到了51.6mW/cm²,工作稳定时间超过5.8h。在T=823K,使用甲醇水溶液作为燃料,含有GNDC功能层的1:3 LCNC-NSDC复合电解质电池最大功率密度可达74mW/cm²;比较了不同厚度的GNDC功能层和不同体积分数的甲醇燃料对该电池放电性能影响,发现该电池的最大功率密度随着功能层厚度增加而降低,随着甲醇含量升高而提高。利用COMSOL 5.4软件构建了以甲醇重整气为燃料的SOFC三维模型。在不同的工作电压下,氧气浓度在空气流道和阴极反应层内均沿着流动方向呈梯度分布并逐渐减小,在电极内部中间区域氧浓度高于两侧浓度;电解质和电极内电流密度分布与氧浓度分布保持一致。改变模型参数进行了研究发现,提高空气流速会改善流道末端缺氧状况,但流速过高会在流道末端形成涡流,电池最大功率密度随着流速提高而增大,但增长幅度在减小,该模型依靠流速获得的最大功率密度约为173mW/cm²;功率密度随着工作温度的升高而变大,增幅随着温度提高而增大,在T=873K时可达195mW/cm²;电池性能随着孔隙率的升高逐渐增大,电池功率密度在ε=0.6时达到173mW/cm²;孔隙率越低,受到浓差极化影响越明显。