目前,能源和环境问题日益严峻,如何实现能源的高效率、低排放应用已成为世界各国普遍关注的重大课题,固体氧化物燃料电池(SOFC)正是符合要求的高效洁净能量转化装置。作为一种电化学发电装置,SOFC拥有高效、低噪音、低排放、原料选择灵活等优点。目前,该领域的研究趋势是SOFC工作温度中低温化,以实现在保持高温燃料电池优点的同时,克服传统SOFC过高温度运行带来的问题。SOFC和燃气轮机(GT)联产系统更加充分的利用了燃料电池尾气中的余热和化学能,效率更高,被认为是解决能源和环境问题的一种有效应对方法。本文以中温固体氧化物燃料电池为研究对象,进行了理论分析和实验工作的初步研究。文章首先对燃料电池的原理和发展进行了介绍,之后详细介绍了SOFC的原理和国内外研究现状,建立了一个中温SOFC的电化学模型。在电池模型基础上,设计了一种SOFC/GT联供系统,分析了系统的构成和工作原理,建立了系统的稳态模型,对系统进行了能量平衡分析和火用分析,探索了电流密度、工作压力、燃料电池出入口温差等重要参数对系统性能的影响情况。文章最后介绍了用于中温SOFC制备和测试的实验系统,并进行了初步的实验工作。研究显示,SOFC/GT联供系统是一种高效的能源利用系统,其电效率,能量利用效率和火用效率分别为60.06%,78.14%和71.68%,系统中空气压缩机是耗功最多的装置,而燃料电池堆和燃烧室是不可逆损失最大的装置。研究分析了运行参数变化对系统性能的影响,研究结果将为燃料电池联供系统的设计和应用提供帮助。同时,实验结果显示,中低温SOFC可以在较低操作温度下拥有很好的性能。