前言
PREFACE

固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）可在高温下直接将燃料的化学能转化为电能，是一种清洁、高效的发电技术，将在未来的能源、电力、运输等国民经济领域发挥重要作用。SOFC发电过程突破卡诺循环的限制，发电效率可达50%以上，同时其尾气余热能级高，可进一步与燃气轮机（Gas Tur-bine，GT）结合组成混合动力系统，系统发电效率可达80%以上，被公认为是最具潜力的动力发电技术之一。此外，SOFC高温操作使其可以利用煤气化合成气、天然气甚至汽油、柴油等作为燃料，在发电过程中避免高污染的燃烧环节，能够实现污染物近零排放及CO ₂ 高浓度富集，是面向碳中和及动力系统减排需求的变革性碳基燃料发电技术。

传统SOFC的应用场合集中于大型电站等固定式应用领域，面向动力系统的应用需求，SOFC系统需重点突破启动慢、系统紧凑度低等瓶颈问题。本书针对SOFC在动力系统应用中的难点与痛点，着重介绍了SOFC电池及电堆构型、多场管理、系统集成、燃料处理等关键技术，为推动SOFC动力系统研究与实际应用提供参考。第2～4章重点介绍了具有高抗热震性的几类SOFC构型的研发，分别针对金属支撑SOFC（第2章）、管式SOFC（第3章）与微管式SOFC（第4章）的制备、组堆等关键技术进行介绍；第5章探讨了管堆集成过程中的多物理场管控与检测诊断技术；第6～9章依次介绍了与动力系统集成相关的关键技术，包括动力系统与应用（第6章）、燃料处理技术（第8章）、动力系统控制（第9章）等，并以航空动力领域为例阐述了SOFC在典型动力系统中的应用（第7章）。

由于SOFC及其动力系统仍处于高速发展的阶段，目前针对某些问题，研究者仍有不同的看法，同时近年来也涌现了很多新型材料体系以及新型构型的SOFC，本书并不能详尽介绍所有相关的问题及文献，而着重于介绍高温电化学动力发电领域的相关基础知识、关键技术与前沿方向，读者可针对具体研究问题参阅更多相关文献。

本书作者均为从事SOFC领域相关研究多年的专家学者，在本书各章节对应技术研发中积累了深厚的学术研究与项目经验。具体来说，第1章作者为清华大学史翊翔教授和蔡宁生教授，第2章作者为西安交通大学李成新教授，第3章作者为山东科技大学涂宝峰教授，第4章作者为广东工业大学梁波副教授，第5章作者为清华大学博士研究生范峻华和北京理工大学王雨晴副教授，第6章作者为北京理工大学王雨晴副教授，第7章作者为清华大学张扬军教授和曾泽智博士，第8章作者为清华大学史继鑫博士和史翊翔教授，第9章作者为北京科技大学包成教授和东南大学孙立副研究员。在本书的校稿过程中，北京理工大学的研究生张瑞宇、李晓晓、王怡楠、李博坤以及清华大学的研究生谷鑫付出了宝贵的时间与精力，作者特此向他们致谢。本书部分研究成果受国家重点研发计划课题（2021YFB4001404、2022YFB4002603）资助，特此致谢。

由于作者水平有限，书中难免存在一些谬误，希望广大读者批评指正。

2023年1月于北京理工大学 FNGaYJbyA1ZSxM1d9zWuGP9CqytWbS2fhAQlCwVziRUM3RV2KmOoqjQMqt5U9Cs2