直接碳燃料电池（DCFC）作为一种高效清洁的发电技术,对于缓解当前社会面临的能源危机,减少温室气体排放,提高发电效率具有重要意义。输出功率密度和燃料的利用率低是当前DCFC面临的主要问题,提高含碳燃料在阳极的电化学氧化活性是解决以上问题的关键。本工作以碳化的生物质为燃料,考察了杂质对生物质炭的结构乃至阳极反应速率的影响。本工作还对Ni O-Ce_0.8Sm_0.2O_1.9（SDC）阳极材料进行改性,研究了阳极材料对反应活性和碳的利用效率的影响。本工作利用芦苇杆热裂解所得的生物质炭作为DCFC的燃料,考察了其中主要的可溶性杂质KCl在热裂解过程中对芦苇杆碳化的影响。在碳化过程中,KCl有利于降低生物质炭的石墨化程度,从而提高碳的电化学氧化活性和单电池的性能。此外,芦苇杆生物质炭具有直管状结构,有利于阳极的传质和电子传导。以其为燃料的DCFC在750、700、650和600 ^oC时,最大输出功率密度分别达到378、307、183和80 m W cm^-2。CO是DCFC阳极反应的主要副产物。为提高CO的电化学氧化活性和燃料利用效率,本工作通过浸渍的方法在传统的Ni O-SDC阳极材料中加入Zr O₂,这使阳极催化碳氧化的活性和电池的最大输出功率密度小幅降低。但同时在阳极中形成了铈锆固溶体,对CO的氧化具有良好的催化活性,从而提高了碳燃料的能量效率。同时,铈锆固溶体的形成还提高了阳极的抗积碳能力和电池的稳定性。