中文摘要：

固体氧化物燃料电池（SOFC）具有能量转换效率高，直接使用碳氢化合物等优点。然而，碳氢化合物燃料在SOFC阳极室的反应过程极为复杂，包括裂解以及电化学氧化等主要过程。其中碳氢化合物在SOFC阳极条件下的裂解过程无法用常规实验方法准确地分析，因此，对阳极过程的认识存在争议。为此，本项目拟利用（合肥）国家同步辐射实验室的同步辐射光电离-分子束质谱技术，原位分析反应的中间体（包括自由基、裂解产物等），并结合交流阻抗等技术，分析电化学氧化过程。目的是明确碳氢化合物燃料在SOFC阳极的反应过程，为发展新型阳极材料提供理论指导。

结论摘要：

研制了梯度化结构的、阳极支撑的、电解质薄膜化的管状固体氧化物燃料电池（SOFC），700oC时的功率密度达到700mW/cm2。用同步辐射真空紫外-分子束质谱技术（SR-MBMS）原位研究技术，研究了甲烷、乙烯、丁烷、异辛烷等碳氢化合物的裂解过程。SDC纳米颗粒的修饰阳极能够明显降低甲烷的裂解温度，提高转化率，并形成C2H4等中间体，表明浸渍纳米粒子有效地抑制了碳淀积，同时提高阳极催化活性。针对SOFC电极结构特点，提出了二维无穷大体系的渗流理论，发展了SOFC电极的普适性理论，即适用于各种电极结构的粒子层模型，形成了电极热循环稳定性的力学/电化学模型，给出了电极的界面极化比电阻、三相界面长度与孔隙率、厚度、粒子大小与分布、电极构型等的函数关系。发现了一种基于镧系氧化物的不含氧离子导体的复合阳极，并给出其阳极机理。上述材料及其理论，发表SCI论文22篇，申报专利1项，培养博士研究生6名，硕士研究生1名。