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以煤炭、石油、天然气等含碳化合物（本章统称为碳基燃料）为代表的化石燃料是中国乃至世界的主要能源资源，其平均发电效率低（30%左右），环境危害大，迫切需要改进。燃料电池是一种高效发电装置，将燃料的化学能直接转换为电能。在各种燃料电池中，固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell，SOFC）可以直接使用碳基燃料，很容易与现有能源资源供应系统兼容，一次发电效率高（50%～60%）；SOFC采用全固态结构，长期稳定性好；不使用贵金属催化剂，成本低廉。SOFC发电系统不仅可以做大型发电站，还适用于分布式发电系统和动力电源系统。基于我国能源结构现状和稀土资源优势，很有必要发展碳基燃料SOFC。在SOFC从示范运行逐步走向产业化应用的过程中，迫切需要进一步提高其长期稳定性和降低成本，为此，必须解决材料体系和系统中的相关科学、技术和工程问题。研究SOFC关键材料和核心元器件制备技术，明确碳基燃料反应过程，掌握其控制技术，认识从电极反应到电堆系统的温场、流场、电场、应力场等物理场的多尺度、多场耦合规律，设计和优化电堆结构及工作参数，实现系统高效率、低成本、稳定可靠的演示运行。SOFC发展对于实现碳基能源的高效洁净利用、保护生态环境、满足我国日益增长的电力需求和保障国家能源安全等都具有重大意义。
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