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气候变化是当今人类面临的重大挑战之一，已成为全球性的非传统安全问题，严重威胁着人类的生存和可持续发展。2020年9月，我国宣布二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。碳中和是一场绿色革命，在交通领域，发展变革性的动力技术是构建清洁低碳、安全高效现代交通体系的关键。燃料电池因其清洁、高效的特点，正在成为推动能源与动力领域变革的重要技术，有望在车辆、船舶、飞机等的下一代动力技术领域发挥重要作用。
在动力领域，质子交换膜燃料电池（PEMFC）的研发与示范最为活跃，而高温固体氧化物燃料电池（SOFC）由于其陶瓷材料体系和较高的运行温度，在相当长的时间内都被认为更适用于固定式发电系统。然而，高温也带来了燃料适应性广、发电效率高的独特优势。从燃料的角度，SOFC不仅可以吃“细粮”（氢气），也可以吃“粗粮”（碳氢燃料），与现有的能源体系更加兼容；可以降低对氢净化、储运的需求；从效率的角度，SOFC系统效率可达50%以上，而利用尾气余热与传统燃烧热机耦合，有望实现更高的系统效率。
当SOFC应用于动力系统时，亟需解决动态响应慢、体积/质量功率密度低等瓶颈问题。近年来，国内外科研院所以及企业在材料、装备、系统方向持续攻关，涌现了一批新的电池、电堆技术，SOFC开始在无人机动力、重卡辅助动力等领域崭露头角。本书从SOFC动力系统的独特需求出发，系统梳理了电池、电堆与系统层面相关的研发进展与重要成果。
在电池层面，本书重点关注了具有强抗热震性、可实现快速启停的几类电池技术，例如金属支撑SOFC、（微）管式SOFC等。这些技术的突破使得SOFC的启动时间从传统的小时量级显著降低到分钟量级，为解决SOFC的启动难题带来了曙光。在电堆与系统层面，移动端的应用对热管理、燃料在线处理、系统集成控制等提出了更高的要求。这在本质上是不同时间尺度反应与传递过程的耦合匹配问题，本书后半部分从多场管控角度出发，对上述问题进行了深入分析。
随着氢能与燃料电池技术的迅猛发展，已见多本有关SOFC的专著出版，而本书独具特色，是少有的面向动力系统需求的著作，也是丛书中唯一一本聚焦SOFC动力的书籍。本书的编著团队汇聚了在此领域深耕多年的专家学者，全书内容丰富、深入浅出，为传统动力与新能源动力相关的研究者提供了SOFC动力系统技术的全面视角。
上海交通大学讲席教授
碳中和发展研究院院长
2023年1月