1.1　研究背景

人類文明的發展離不開能源的助力，隨著全球人口的快速增長和經濟的迅猛發展，對能源的需求也在與日俱增。近十年時間（2006～2015年） 全世界一次能源總消費量從112.678億噸油當量增加到131.473億噸油當量，增長了16.68%[1]。預計到2035年，世界人口會增加15億，GDP增長1倍以上，而能源消費量會增加34%，其中化石燃料（石油、天然氣、煤炭）占79%，其他能源（核電、水電、可再生能源）占21%，化石燃料主導地位不會變動[2]。

然而，伴隨著生產和生活中大量化石燃料的使用，一方面能源危機顯現，另一方面是環境惡化，比如二氧化碳（CO2）含量升高導致極端氣候形成[3]，二氧化硫（SO2）造成酸雨及海洋污染[4]，氮氧化物（NOx）破壞遮擋短波紫外線的大氣臭氧層等[5]，都危害著我們的身體健康和生活質量，環境的污染反過來制約著經濟的進一步發展。

人類發展面臨著能源供應和環境保護的雙重壓力，為了人類社會的可持續發展，世界能源發展戰略重點是：提高化石能源利用率；大力開發可再生能源；最大限度地減少有害物排放，從而實現能源生產和消費的高效、低碳、清潔[6]。目前核電潔凈高效，但核技術的安全問題令人擔憂，2011年日本福島核泄漏事件使各國紛紛限制或暫停核能利用[7]；可再生能源技術依然不盡如人意：以太陽光發電技術為例，太陽光不需要成本，但制作太陽能板需要成本，消耗材料及能源，并釋放CO2，且晚間無法發電，還需占用大片的土地[8]。

幸運的是，燃料電池這種新能源技術的出現為解決上述難題提供了可能。燃料電池具有高效率、低污染、不需充電、無燃燒過程、無任何機械馬達轉動的零件等優異性能，1995年被美國《時代周刊》列為改變未來世界十大新科技之首[9]。其中的固體氧化物燃料電池（SOFC）是目前所有燃料電池中轉換效率最高的，因為屬于中高溫燃料電池，不需使用貴重金屬催化，具有成本優勢[10]。因此，研究SOFC相關技術難點對緩解當今世界能源短缺和環境惡化具有重要意義，成為國際國內研究的熱點[11～14]。