固体氧化物燃料电池(SOFC)是能够高效地将燃料的化学能直接转化为电能的装置,并且转换过程无污染。由于阳极支撑型薄膜SOFC能有效降低电池的工作温度和欧姆阻抗,因此其被广泛研究。阳极支撑型SOFC中较厚的阳极会阻碍反应气体进出,进而导致电池浓差极化,同时工作温度的降低又会使电化学反应速率减慢,使得活化极化增大。合适的阳极微观结构和适宜的孔隙率有助于减少电池的极化。本文通过对阳极结构的设计与调控,研究阳极结构变化对其电池性能的影响。通过添加石墨、淀粉、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚苯乙烯(PS)四种造孔剂来调控阳极孔形态,研究表明:添加20vol%含量的四种不同造孔剂,由于造孔剂形貌不同,阳极形成四种特征孔,其阳极孔隙率、机械强度不同;对四种造孔剂形成的阳极还原后测试电导率得出电导率大小排列为:PMMA阳极>淀粉阳极>石墨阳极>PS阳极。以氢气为燃料气,在800℃下,添加石墨、淀粉、PMMA和PS的阳极对应的单电池,其开路电压(OCV)在1V左右,其最大功率密度分别为0.281W/cm2、0.346W/cm2、0.454W/cm2和0.403W/cm2。以石墨为造孔剂,通过控制石墨的含量来研究阳极孔隙率对SOFC性能的影响。研究表明随着石墨含量的增加,阳极的孔隙率增大,机械强度下降,电导率下降;当阳极石墨含量20wt%,其电性能最好,在800℃其最大功率密度为0.491W/cm2。为了增大阳极反应区域,本文还设计了阳极梯度结构和功能层,其800℃最大功率密度分别为0.533W/cm2和0.582W/cm2。阳极和电解质共烧的工艺也会对阳极结构造成很大影响。传统烧结工艺制备的YSZ电解质在1200℃烧结后,其致密度较差,运用冷烧结工艺,YSZ电解质的致密度大大提高,对两种工艺制备的电解质进行电导率测试,发现冷烧工艺制备的YSZ电解质电导率高于传统工艺制备的YSZ电解质。冷烧工艺有效降低了阳极与电解质的共烧温度,使得阳极晶粒尺寸明显下降,获得更丰富的反应区。对两种工艺制备的单电池进行电学性能测试表明:冷烧结工艺制备的单电池在800℃的最大功率密度为0.474W/cm2,优于1400℃传统烧结工艺的单电池电性能。