固体氧化物燃料电池(SOFC)
固体氧化物燃料电池和固态电池
固体氧化物燃料电池和固态电池嗨，大家好！今天我们要聊聊两个听上去很高大上的科技东西：固体氧化物燃料电池和固态电池。
别被这些名字吓到，其实它们也没那么复杂。
让我们一起揭开这两种电池的神秘面纱，看看它们的独特之处和实际应用吧！1. 固体氧化物燃料电池1.1 什么是固体氧化物燃料电池？好啦，我们先来搞清楚固体氧化物燃料电池（SOFC）是什么。
简单来说，这是一种利用化学反应来产生电能的设备。
它的工作原理有点像魔术——你把燃料和氧气放进去，它们在电池内部相遇，反应后就能产生电流。
SOFC的“秘密武器”是它的固体氧化物电解质，听起来很高科技吧？其实就是一种特别的陶瓷材料，它在高温下工作，能高效地把化学能转换成电能。
1.2 SOFC的优势和挑战SOFC的好处那是相当多的。
首先，它的效率高得让人咋舌，特别是在大功率应用中表现得特别出色。
它能使用多种燃料，比如天然气、氢气甚至一些废气，这可是其他类型电池望尘莫及的。
更妙的是，SOFC在运行时排放的废气少得可怜，对环境超级友好。
不过呢，它也有点儿小麻烦，比如说它需要高温才能正常工作，启动慢，就像是你早晨醒来的时候，得慢慢找回状态一样。
2. 固态电池2.1 什么是固态电池？接下来，我们来聊聊固态电池。
顾名思义，固态电池使用的是固态电解质，而不是液体或凝胶。
这就像是把你平时用的那种“水”换成了“干货”，而且这种干货能更稳定地存储电能。
固态电池的一个大优点就是安全性，它不像液体电池那样容易漏液，甚至不容易着火。
用它来做电池，就像是把生活中最稳定的东西用在了最重要的地方，安全感满满。
2.2 固态电池的优势和挑战固态电池的好处那可是多到可以开一场派对。
首先，它的能量密度比传统电池高，换句话说，它能存储更多的电能而不占用太多的空间。
这对于手机、汽车等需要长时间续航的设备来说，可是一个大大的好消息。
另外，固态电池的寿命也很长，不容易出现容量衰减，简直像是一位不易磨损的老朋友。
不过，它也有自己的小秘密——生产成本比较高，而且技术上还需要进一步攻关，就像是需要更耐心的工匠来精雕细琢。
固体氧化物燃料电池
（3）金属陶瓷的稳定性
Ni和YSZ在还原气氛中均具有较高的化学稳
定性，并且在室温至SOFC操作温度范围内无相
变产生。 Ni-YSZ在１０００℃以下几乎不与电
解质ＹＳＺ及连接材料LaCrO3发生反应。
（４）Ｎｉ－ＹＳＺ金属陶瓷的导电性
Ｎｉ－ＹＳＺ金属陶瓷阳极的导电率和其中的Ｎ ｉ含量密切相关。当Ｎｉ的比例低于３０％时Ｎｉ－Ｙ ＳＺ金属陶瓷的导电性能与ＹＳＺ相似，说明此时通过 ＹＳＺ相的离子导电占主导地位；但当Ｎｉ的含量高于 ３０％时，由于Ｎｉ粒子互相连接构成电子导电通道， 使Ｎｉ－ＹＳＺ复合物的电导率增大三个数量级以上， 说明此时Ｎｉ金属的电子电导在整个复合物电导中占主 导地位。
４＊ＹＳＺ的机械性能 ＹＳＺ在室温下的弯曲强度为３００～４００ＭＰａ，断裂韧性为３ＭＰａ＊ ｍ１／２．在ＳＯＦＣ的研究与开发过程中，迫切需要提高电解质材料的强度和 韧性，采用最多的方法是在ＹＳＺ中掺入一种或几种其它氧化物。
（二）Ｓｒ﹑Ｍｇ掺杂的ＬａＧａＯ３（ＬＳＧＭ） １＊ＬＳＧＭ的合成 ＬＳＧＭ电解质材料的合成通常采用高温固相反应法。按化学计量
（６）多孔性 ＳＯＦＣ的阴极必须具有足够的孔隙率，以确保活性位 上氧气的供应。
阴极材料及性能
sofc燃料电池余热温度
sofc燃料电池余热温度
SOFC（固体氧化物燃料电池）是一种高温燃料电池，其工作温
度通常在800°C至1000°C之间。
在SOFC中，余热温度是指燃料
电池产生的高温废热。
这些余热可以被用于热电联产或其他热能利
用方式，以提高系统能量效率。
SOFC燃料电池产生的高温余热可以被用于多种用途。
首先，余
热可以被用于预热进入燃料电池的燃料和空气，以提高系统效率。
其次，余热还可以用于加热水或提供空调系统所需的热能。
此外，
余热还可以被用于工业生产过程中的加热或其他热能需求。
在利用SOFC燃料电池的余热时，需要考虑余热温度的高温特性，确保系统设计和热能利用的安全性和可靠性。
此外，余热的温度也
会影响其在不同应用中的适用性，因此在利用SOFC余热时需要根据
具体的应用场景进行合理的设计和规划。
总的来说，SOFC燃料电池产生的余热温度通常处于高温范围，
可以被用于多种热能利用方式，但在具体应用中需要综合考虑系统
设计、安全性和可靠性等因素。
固体氧化物燃料电池
固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）作为一种高效、清洁的能源转换技术，在冷热电联供系统中具有广阔的应用前景。
冷热电联供系统是一种集成化的能源利用方式，通过优化热电联产过程，实现能源的高效利用。
SOFC 作为冷热电联供系统的组件之一，具有高效、低排放、灵活性强等优势，因此在能源系统中发挥着越来越重要的作用。
1.SOFC概述SOFC是一种以固体电解质为基础的燃料电池，其主要组成部分包括阳极、阴极和电解质，其中电解质通常为氧化物。
在工作过程中，燃料（通常为氢气、甲烷等）在阳极处发生氧化反应，产生电子和离子，电子通过外部电路形成电流，离子穿过电解质到达阴极，在阴极处与氧气发生还原反应。
这种电化学过程产生的电能可用于供电或其他电力需求，同时SOFC还能够产生高温废热。
2.冷热电联供系统中的应用前景2.1高效能源转换SOFC具有高效率的能源转换特性，其电-热转换效率可达60%以上。
通过将SOFC与其他能源设备集成，如燃气轮机、蒸汽轮机等，可以实现更高效的能源转换，提高整个系统的总体能源利用效率。
2.2低排放与环境友好与传统发电方式相比，SOFC的燃烧过程不仅效率更高，而且排放的主要产物为水蒸气和二氧化碳。
SOFC在冷热电联供系统中的应用有助于减少温室气体排放，符合环保和可持续发展的要求。
2.3灵活性与响应速度SOFC具有较高的热响应速度，可以在短时间内达到额定功率，使其在应对电力需求波动、应急电力供应等方面具备灵活性。
这使得SOFC在冷热电联供系统中能够更好地适应复杂多变的能源需求。
2.4分布式能源系统SOFC可以被部署在分布式能源系统中，通过小型化、模块化的设计，实现能源的近端生产与使用，减少能源传输损失。
这种分布式部署方式有助于提高电力系统的鲁棒性和可靠性。
3.具体应用案例3.1工业厂区冷热电联供将SOFC集成到工业厂区的能源系统中，通过利用SOFC产生的废热供热，同时利用其电力输出满足工业生产的电力需求。
固体氧化物燃料电池
平板型SOFC
平板型SOFC的空气/YSZ固体电解质/
燃料电极烧结成一体，组成“三合一”
结构，其间用开设导气沟槽的双极板 连接，使其间相互串联构成电池组。
平板型SOFC的优点：
“三合一”组件制备工艺简单，造价低，由于电流收集均匀， 流经路径短，使平板型电池的输出功率密度较管式高。
平板型SOFC的缺点：
在ＳＯＦＣ中，ＹＳＺ的最重要的用途是制备成致密 的薄膜，用于传导氧离子和分隔燃料与氧化剂。 ＳＯＦＣ阴极－电解质－阳极“三合一”组件有两种 基本结构：电解质支撑型和电极支撑型。两种不同结构 “三合一”组件的电解质薄膜厚度不同。电解质支撑型的 ＹＳＺ薄膜厚度一般在０．２ｍｍ以上，电极支撑型的Ｙ ＳＺ薄膜厚度一般在５－２０μｍ之间。
阳极材料的基本要求：
（1）稳定性 在燃料气氛中，阳极必须在化学、形貌和尺
度上保持稳定。 （2）电导率 阳极材料在还原气氛中要具有足够高的电子
导电率，以降低阳极的欧姆极化，同时还具备高的氧离子
导电率，以实现电极立体化。 （3）相容性 阳极材料与相接触的其它电池材料必须在室
温至制备温度范围内化学上相容。
在ＺｒＯ２晶格中，每引 入Ｙ３＋，就有一个氧空
位产生。
Sr、Mg掺杂的LaGaO3 (LSGM)
ＬＳＧＭ电解质材料的合成通常采用高温固相反 应法。按化学计量比将Ｌａ２Ｏ３﹑Ｇａ２Ｏ３和掺 杂剂ＳｒＣＯ３ ﹑ＭｇＯ混合均匀，在１０００℃
焙烧３６０ｍｉｎ，将得到的粉料重新研磨，将粉
料在１５００结体；将烧结体在研钵内加入乙醇研磨１２
０ｍｉｎ，即可获得ＬＳＧＭ粉料。
ＬＳＧＭ的结构
ＬａＧａＯ３具有扭曲的钙钛 矿结构，倾斜的ＧａＯ６八面 Ｌａ位于正六面体的中心，组 成正交结构的晶胞。
质子导体固体氧化物燃料电池
质子导体固体氧化物燃料电池质子导体固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）是一种能够将化学能直接转化为电能的高温燃料电池。
相较于其他燃料电池技术，SOFC具有高效率、低污染、多燃料适用性等优点，被广泛认为是一种有潜力的清洁能源技术。
一、SOFC的基本原理SOFC的工作原理基于氧离子导体材料。
它由质子传导固体氧化物电解质层和阴阳极两侧的电极组成。
当燃料气体（如氢气、天然气等）通过阳极进入与电解质层接触的区域时，发生氧化反应，将氢气转化为水蒸气，并释放出电子。
同时，电解质层中的氧离子受到激活，并通过质子传导固体氧化物电解质层向阴极迁移。
在阴极一侧，氧离子与电子再次结合，与进入燃料电池的氧气反应生成水蒸气。
这个反应过程中释放出的电子可以通过外部电路流动，产生电流，完成电能转化。
二、SOFC的优点1.高效率：SOFC的能量转化效率可达50-70%，远高于燃烧发电等传统能源转化方式。
这主要归功于其高温操作，可在高达800-1000摄氏度的条件下工作，从而最大程度地提高热能利用效率。
2.低污染：SOFC的主要排放物为水蒸气，几乎不产生二氧化碳等温室气体以及大气污染物。
在实际应用中，SOFC还可以通过余热回收、碳捕集与封存等技术进一步减少污染排放。
3.多燃料适用性：与其他燃料电池技术相比，SOFC的燃料适用性更广泛，可以直接利用氢气、天然气、生物质气体等多种燃料。
4.长寿命：SOFC主要由陶瓷和金属材料组成，具有较高的耐久性。
相对于其他燃料电池类型，SOFC的寿命更长，可达数万小时。
三、SOFC的应用领域1.电力站：SOFC可以用作分散式发电系统，为工业和居民区提供电力。
其高效率和低污染使其成为清洁、可靠的能源供应方案。
2.燃料电池车辆：SOFC可以与汽车燃料电池系统相结合，提供高能量密度的能源，延长汽车续航里程，减少尾气排放。
3.制氢：SOFC可以通过水蒸气和电能反应制氢。
固体氧化物燃料电池资料
SOFC 采用固体氧化物作为电解 质，在高温下具有传递 O2-的能 力，在电池中起着传导 O2-和分 隔氧化剂和燃料的作用。在阴极， 氧分子得到电子还原为氧离子； 氧离子在电解质隔膜两侧电势差 与氧浓度差驱动力的作用下，通 过电解质隔膜中的氧空位，定向 跃迁到阳极侧，并与燃料进行氧 化反应。
固体氧化物燃料电池工作原理示意图
■平板型 SOFC 的优点 ：
“三合一”组件制备工艺简单，造价低，由于电流收集均匀，流 经路径短，使平板型电池的输出功率密度较管式高。
■平板型SOFC的缺点 ：
密封困难、抗热循环性能差及难以组装成大功率电池组。但是， 当SOFC的操作温度降低到 600~800 ℃后，可以在很大程度上扩 展电池采用的选择范围、提高电池运行的稳定性和可靠性，降低 电池系统的制造和运行成本。
? 管型SOFC是目前最接近商业化的SOFC发电技术。西 门子-西屋动力公司（SWPC）； ? 日本的Kansai 电力公司的管型SOFC已经进行了10529h的
高电流密度放电试验； ? 加拿大的Global 热电公司在中温平板型SOFC研发领域具有
举足轻重的地位； ? 中国科学院上海硅酸盐研究所、中国科学院大连化学物理研
二、工作原理
电池含有阴阳两个电极，分别 充满电解液，而两个电极间则 为具有渗透性的薄膜所构成， 氢气和氧气（空气）分别由阳 极和阴极进入燃料电池。经催 化剂的作用，氢气分解为氢离 子和两个电子，其中氢离子迁 移到薄膜的另一边，电子则经 外电路形成电流后到达阴极。 在阴极催化剂的作用下，氢离 子、氧气、电子发生反应生成 水。因此水是反应的唯一排放 物。
三、电池结构
? 由于是全固体的结构，固体氧化物燃料电池 具有多样性的电池结构，以满足不同需求。 主要电池结构有管式、平板式、套管型、单 块叠层结构及热交换一体化的HEXIS结构等 等。不同结构类型的SOFC在结构、性能及 制备等方面各具优缺点。
固体氧化物燃料电池
Cu-YSZ/Cu-CeO2
• 当采用碳-氢化合物时， 阳极中Ni会促进阳极积碳 反应的发生，导致阳极的 堵塞，严重时会导致电池 碎裂。 • Cu-YSZ/Cu-CeO2 阳 极 材 料 对多种碳-氢化合物的直 接电化学氧化具有良好的 催化活性，同时可明显减 少积碳反应的发生。
固体电解质材料
SOFC的关键是固体电解质，固体电解质性能的好坏将决定燃 料电池性能的优劣。
平板式SOFC的缺点：
密封困难、抗热循环性能差及难以组装成大功率电池组。但是， 当SOFC的操作温度降低到600一800℃后，可以在很大程度上扩展 电池材料的选择范围、提高电池运行的稳定性和可靠性，降低电 池系统的制造和运行成本。
平板式SOFC发展状况
平板式SOFC由于制备工艺相对简单和电池功率密度高的原 因,近几年成为国际SOFC 研究领域的主流,全球约70%的 SOFC研究单位集中在平板式SOFC上。 加拿大的环球热电公司（Global Thermoelectric Inc.）、 美国GE等公司在开发平板型SOFC上取得进展。
(1)较高的氧离子电导率，忽略电子电导率； (2)高温时有一定的相稳定性和机械强度； (3)气密性，要求其达到理论密度的95％以上；
对 电 解 质 的 要 求
(4)良好的抗热震动性；
(5)对于反应气体的化学稳定性： (6)固体电解质薄膜与电极和联接材料间的热膨 胀系数的匹配。
目前可作为SOFC固体电解质材料主要有3类：氧化锆系电解 质；氧化铈系电解质；LaGaO3钙钛矿系电解质。
固体氧化物燃料电池材料
固体氧化物燃料电池由三部分组成：电解质、阴极、阳极， 阴、阳极因功能的差异而组成不同。
阴极材料
电池中的阴极又称为空气电极，即会暴露在氧气中。它的主 要作用是集流体并有极高的还原氧化的点催化活性。
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固体氧化物燃料电池(SOFC)及其发展摘要：固体氧化物燃料电池是将燃料中的化学能直接转化为电能的电化学装置，具有高效率、零污染、无噪声等特点。
它可以为民用、贸易、军事和交通运输等提供高质量的电源。
这一技术的成功应用对于缓解能源危机、满足对电力数目和质量的需求、保护生态环境和国家安全都具有重大的意义。
本文简略地介绍了固体氧化物燃料电池及现状和存在的题目，并提出了值得深进研究的课题。
关键词：固体氧化物燃料电池(SOFC)，现状，发展1．固体氧化物燃料电池发展背景燃料电池的历史可以追溯到1839年，SOFC的开发始于20世纪40年代，但是在80年代以后其研究才得到蓬勃发展。
以美国西屋电气公司(Westinghouse Electric Company)为代表，研制了管状结构的SOFC，用挤出成型方法制备多孔氧化铝或复合氧化锆支撑管，然后采用电化学气相沉积方法制备厚度在几十到100μm的电解质薄膜和电极薄膜。
1987年，该公司在日本安装的25kW级发电和余热供热SOFC系统，到1997年3月成功运行了约1. 3万小时；1997年12月，西门子西屋公司(Siemens Westinghouse Electric Company)在荷兰安装了第一组100kW管状SOFC系统，截止到2000年底封闭，累计工作了16 ,612小时，能量效率为46 %；2002年5月，西门子西屋公司又与加州大学合作，在加州安装了第一套220kW SOFC与气体涡轮机联动发电系统，目前获得的能量转化效率为58 %，猜测有看达到70 %。
接下来预备在德国安装320kW 联动发电系统，建成1MW的发电系统，预计2005年底，管状结构SOFC走向贸易化。
同时，日本三菱重工长崎造船所、九州电力公司和东陶公司、德国海德堡中心研究所等也进行了千瓦级管状结构SOFC发电试验.另外，加拿大的环球热电公司( Global Thermoelectric Inc. )，美国GE、Z2tek 等公司在开发平板型SOFC上取得进展，目前正在对千瓦级模块进行试运行。
环球热电公司获得的功率密度，在700℃运行时，达到0. 723W/cm2。
日本产业技术院电子技术综合研究所从1974 年开始研究SOFC，1984年进行了500W发电试验，最大输出功率为1. 2kW。
日本新阳光计划中，以产业技术综合开发机构(NEDO)为首，从1989年开始开发基础制造技术，并对数百千瓦级发电机组进行测试。
1992年开始，富士电机综合研究所和三洋电机在共同研究开发数千瓦级平板型模块的基础上，组织了7个研究机构，共同开发高性能、长寿命的SOFC材料及其基础技术。
三菱重工神户造船所与中部电力合作，于1996年创造了5kW级平板型SOFC模块成功运行的先例；1998年获得最大的功率密度0135W/cm2 (正常为0. 15 ~0. 2W/cm2)；2000年9月11日，实现了功率输出为15kW的平板式SOFC，连续运行1000小时无衰减。
德国西门子公司1995年开发出10kW级的平板型SOFC，1996年又推出7. 2kW级模块。
德国尤利希研究中心(Researcher CenterJuelich)，Fraunhofer陶瓷技术和烧结材料研究院(Fraunhofer Institute Ceramic Technology and SinterMa2terial) 等都获得了数千瓦级的功率输出。
瑞士SulzerTechnology Corp.积极开发家庭用SOFC，目前已经开发出1kW级模块。
英国的“先进燃料电池计划”开始于1992年，该计划又并进英国“新能源和可再生能源计划”，目标是到2005年实现SOFC现场试验和示范。
同时，以英、法、荷等国家的大学和国立研究所为中心的研究机构，正在积极研究开发中、低温型SOFC电池材料。
为推动SOFC发展，欧共体1994年建立了“欧洲十年，燃料电池研究发展和演示规划”项目，目的是集中气力，加速推动SOFC 的贸易化。
在汽车应用领域，SOFC发展也很活跃。
奔驰汽车制造公司1996年对2. 2kW 级模块试运行达6000小时。
2001年2月16日，由BMW与Delphi Automotive System Corporation合作近两年研制的第一辆由SOFC作为辅助电源系统(Auxiliary Power Unit，APU)的汽车在慕尼黑问世，作为第一代SOFC/APU系统，其功率为3kW，电压输出为21V，其燃料消耗比传统汽车降低46 %；第二代目标是5kW SOFC系统，预计尺寸为500×500×250mm，电压输出为42V。
其他如Toyota，Nissan ，Honda，Ford等汽车公司都有自己的SOFC项目，有看3~5年实现SOFC贸易化应用。
在国外快速发展的势态下，我国国内技术水平则明显落后。
以中国科学院上海硅酸盐研究所、中国科学院大连化学物理研究所、中国科学技术大学、吉林大学、清华大学等单位为代表，相续开展了固体氧化物燃料电池研究。
2．固体氧化物燃料电池工作原理和一般燃料电池一样，SOFC也是把反应物的化学能直接转化为电能的电化学装置，只不过工作温度较高，一般在800~1000℃。
它也是由阳极、阴极及两极之间的电解质组成。
在阳极一侧持续通进燃料气，例如H2、CH4、煤气等，具有催化作用的阳极表面吸附燃料气体例如氢，并通过阳极的多孔结构扩散到阳极与电解质的界面。
在阴极一侧持续通进氧气或空气，具有多孔结构的阴极表面吸附氧，由于阴极本身的催化作用，使得O2得到电子变为O2- ，在化学势的作用下，O2-进进起电解质作用的固体氧离子导体，由于浓度梯度引起扩散，终极到达固体电解质与阳极的界面，与燃料气体发生反应，失往的电子通过外电路回到阴极。
其电化学反应过程如图1[1 ]。
图1 氧离子电导燃料电池电化学反应过程示意图SOFC采用了陶瓷材料作电解质、阴极和阳极，全固态结构，除具有一般燃料电池系统的特点外，它的燃料无需是纯氢，可以采用其他可燃气体；同时，SOFC 不必使用贵金属催化剂。
陶瓷电解质要求高温运行(600~1000℃)，加快了反应进行，还可以实现多种碳氢燃料气体的内部还原，简化设备；同时系统产生的高温、清洁高质量热气，适于热电联产，能量利用率高达80%左右，是一种清洁高效的能源系统[2]。
3．固体氧化物燃料电池的组成和结构单体燃料电池主要组成部分由电解质( electrolyte)、阳极或燃料极(anode，fuel electrode)、阴极或空气极(cathode，air electrode)和连接体(interconnect)组成。
电解质是电池核心，电解质性能直接决定电池工作温度和性能。
目前大量应用于SOFC的电解质是全稳定ZrO2陶瓷。
纯ZrO2在1000℃电导率很低，只有10 -7S·cm-1，接近于尽缘物质。
在ZrO2中掺进某些二价或三价金属氧化物(如CaO，Y2O3)，低价金属离子占据了Zr4+位置，结果仅使ZrO2从室温到高温(1000℃)都有稳定的相结构(萤石结构)，而且由于电中性要求，在材料中产生了大量的O2-空位，因而增加了ZrO2的离子电导率，使其高温(800~1000℃)电导率达到10-2~10-1S·cm-1以上，同时扩展了离子导电的氧分压范围。
目前常用Y2O3稳定ZrO2 (简称YSZ)为电解质材料，其离子电导率在氧分压变化十几个数目级时，都不发生明显变化。
电极材料本身首先是一种催化剂。
对SOFC阳极材料，要求电子电导高，在还原气氛中稳定并保持良好透气性。
常用的材料是Ni粉弥散在YSZ中的金属陶瓷。
SOFC阴极材料在高温氧气氛环境工作，起传递电子和扩散氧作用，应是多孔洞的电子导电性薄膜。
要求阴极材料具有高电导率、高温抗氧化性以及高温热稳定性，并且不与电解质发生化学反应。
大量实验证实LaxSr1- xMnO3是首选的阴极材料。
连接体材料在单电池间起连接作用，并将阳极侧的燃料气体与阴极侧氧化气体(氧气或空气) 隔离开来。
在SOFC中，要求连接体材料在高温下、氧化和还原气氛中组成稳定、晶相稳定、化学性能稳定，热膨胀性能与电解质组元材料相匹配，同时具有良好的气密性和高温下良好的导电性能。
钙钛矿结构的铬酸镧(LaCrO3)常用作SOFC连接体材料，此外高温低膨胀合金材料作为平板型SOFC连接体材料也是研究的热门。
4．固体氧化物燃料电池的现状和题目由于目前面临的能源短缺和环境污染，世界各国都在积极研究和开发SOFC技术，从而得到高效能源转换，并将对环境的破坏降低到最小程度。
众所周知，就现在的状况而言，SOFC技术在性能、寿命和本钱上还没有达到商品化要求，然而，通过世界各国研究者的努力，这一目标是完全可以实现的。
在5年以前，平板式SOFC设计还没有成为发展的主流方向。
近年来，由于单电池设计越来越受到人们的重视，从而使SOFC的工作温度从原来的1000℃左右降低到600~800℃。
与工作在1000℃四周的管式SOFC相比，平板式SOFC 具有相似或更高的输出功率密度。
它的优点主要表现在以下几个方面：(1)电池堆结构简单，装配简便，易于外部施压，增强单电池之间的接触；(2)单电池可以由传统的陶瓷工艺制成，电解质和电极的厚度可以减小到数微米的程度，缩短了离子和电子在单电池中的传输间隔，从而极大地降低了电池中的内耗；(3)工作温度在600~800℃之间，金属可以作为其连接体材料，改善了电池堆的导电、导热性能，并使得生产本钱降低[3]。
固然，世界各国，尤其是发达国家，对SOFC的研究和开发投进了相当的人力、物力和财力，但是，就现有的水平而言，还存在着很多急需克服的技术难关，包括材料、设计和制备工艺等方面：(1) 单电池材料单电池主要由阴极、电解质和阳极组成。
传统的阴极材料是钙钛矿结构(ABO3)的LaxSr1-xMnO3 (LSM)。
除Sr以外，对其他A或B位置的掺杂元素也有广泛的研究。
在中低温情况下，这类材料表现出电化学活性不足、电阻过高、缺乏离子导电性以及可能与电解质材料反应天生高电阻相等缺陷。
目前，研究者们正在寻找其他具有钙钛矿结构的材料以取代LSM，如LaxSr1-xFeO3、LaxSr1-xFeyCo1-yO3、或以其它稀土元素取代La[4]。
另一个值得研究的方向是考虑采用贵金属，如Pd，作为阴极材料。
Pd是一个很好的氧化还原催化材料。
但是，由于本钱的原因，这方面的研究较钙钛矿阴极材料要少得多。
实在，假如能够优化Pd在多孔阴极表面上的分布，并能在高温维持其细密分散的微观结构，其性能将会比钙钛矿阴极材料优越得多，而且还将简化单电池的生产工艺，从而使得单电池的本钱没有明显的变化。