固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种以电化学反应的方式将燃料的化学能直接转化为电能的新型发电技术。SOFC不受卡诺循环的限制,发电效率较高,总的发电转换率可达到50%~60%,如果采用热电联供(Combined Heat and Power,CHP),总效率可达80%以上。为满足某公司的项目要求,论文针对2kW CE-1801型SOFC发电系统的相关内容进行研究。参照最新行业标准IEC 62282(国际电工委员会标准)及SOFC的基本理论,论文给出了2kW CE-1801型SOFC发电系统的工作流程图以及整体系统的架构图。SOFC发电系统包括燃料处理模块、热处理及换热模块、电堆发电模块、电能输出模块和电气控制模块等,论文分别对各个模块进行了简单介绍,对发电模块中的电堆设计、布局和电堆底座气道孔的设计进行了详细介绍。电堆是SOFC发电系统的核心部件,论文设计了两种理念完全不同的平板式SOFC电堆结构。第一种电堆利用二三孔金属板结构将电池片阴阳极的空气和燃料隔离开,此结构没有气道组占用阴阳极的反应区域,增大了电化学的反应面积。第二种电堆采用双极板结构的设计,将空气气道组和燃料气道组蚀刻在双极板的两侧,此结构提高了气流的导向性,减少了电堆的零部件,降低了成本。论文对两种电堆的气道结构进行了仿真分析。对双极板电堆的阴阳极气道进行仿真分析,研究不同进出口宽度对气道内气体分布均匀性的影响,确立合适的进出口宽度,最终实现结构设计上的优化。对二三孔金属板电堆的阴阳极气道进行仿真,分析电堆气道内气体的均匀性分布情况。对比分析两种电堆气道的仿真结果,最终采用更为合适的二三孔金属板电堆结构并将其装配到SOFC发电系统当中。2kW CE-1801型SOFC发电系统样机已连续平稳运行1500小时,达到了项目的设计要求。