1.1　研究背景

人类文明的发展离不开能源的助力，随着全球人口的快速增长和经济的迅猛发展，对能源的需求也在与日俱增。近十年时间（2006～2015年） 全世界一次能源总消费量从112.678亿吨油当量增加到131.473亿吨油当量，增长了16.68%[1]。预计到2035年，世界人口会增加15亿，GDP增长1倍以上，而能源消费量会增加34%，其中化石燃料（石油、天然气、煤炭）占79%，其他能源（核电、水电、可再生能源）占21%，化石燃料主导地位不会变动[2]。

然而，伴随着生产和生活中大量化石燃料的使用，一方面能源危机显现，另一方面是环境恶化，比如二氧化碳（CO2）含量升高导致极端气候形成[3]，二氧化硫（SO2）造成酸雨及海洋污染[4]，氮氧化物（NOx）破坏遮挡短波紫外线的大气臭氧层等[5]，都危害着我们的身体健康和生活质量，环境的污染反过来制约着经济的进一步发展。

人类发展面临着能源供应和环境保护的双重压力，为了人类社会的可持续发展，世界能源发展战略重点是：提高化石能源利用率；大力开发可再生能源；最大限度地减少有害物排放，从而实现能源生产和消费的高效、低碳、清洁[6]。目前核电洁净高效，但核技术的安全问题令人担忧，2011年日本福岛核泄漏事件使各国纷纷限制或暂停核能利用[7]；可再生能源技术依然不尽如人意：以太阳光发电技术为例，太阳光不需要成本，但制作太阳能板需要成本，消耗材料及能源，并释放CO2，且晚间无法发电，还需占用大片的土地[8]。

幸运的是，燃料电池这种新能源技术的出现为解决上述难题提供了可能。燃料电池具有高效率、低污染、不需充电、无燃烧过程、无任何机械马达转动的零件等优异性能，1995年被美国《时代周刊》列为改变未来世界十大新科技之首[9]。其中的固体氧化物燃料电池（SOFC）是目前所有燃料电池中转换效率最高的，因为属于中高温燃料电池，不需使用贵重金属催化，具有成本优势[10]。因此，研究SOFC相关技术难点对缓解当今世界能源短缺和环境恶化具有重要意义，成为国际国内研究的热点[11～14]。