固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效的电化学能量转换装置，它将燃料的化学能直接转换为电能。SOFC具有优异的安全可靠性、环境友好性、操作性和灵活性，因此被认为是第四类发电技术中极具潜力的新型发电装置。SOFC的工作原理基于电极两侧的氧分压差，通过固体电解质中氧离子的迁移，将化学能转化为电能。SOFC的理论效率可达80%以上，实际效率在50%-60%左右，显著高于传统热电厂的20%以下能量转换率。
SOFC的工作温度一般在600-1000℃。单体电池由阳极（燃料电极）、阴极（氧化剂电极）和固体电解质组成。阳极主要负责导通电子和提供反应气体的扩散通道，阴极则负责导通电子和提供产物气体的扩散通道。固体电解质的作用是将燃料侧和氧化剂侧的气体分隔开来，以维持所需的氧分压差。
SOFC具有高效率和低环境污染的特点，其反应产物主要是水和二氧化碳，排放的有害物质极少。SOFC占地面积小、建设周期短、便于模块式组装，运行质量高且噪音低。SOFC可以用于中央集中型的大型电厂，也可作为电动汽车、轻型摩托等小型驱动电源，使用非常灵活。
尽管H2作为燃料在SOFC中有较高的能量转换效率，但其成本高、运输储存困难，存在安全风险，因此寻找可替代的燃料和阳极材料是目前研究的重要方向。Ni基阳极在使用碳氢化合物时会受到限制，因此研究者提出了使用氧化物阳极，如(Ba/Sr/Ca/La)0.6MxNb1-xO3-δ阳极；以及金属基阳极，如Cu基阳极，来克服这些问题。
SOFC的发展历程始于1839年，当时英国人William Grove报道了燃料电池的工作原理，但直到1937年Baur和Preis操作了首个固体氧化物燃料电池，其工作温度高达1000℃，SOFC的研究开发才开始受到关注。进入21世纪70年代末，材料科学的迅速发展极大推动了SOFC研究的进步，目前有两种主要的SOFC类型：基于氧离子传导的SOFC和基于质子传导的SOFC，其中基于氧离子传导的SOFC较为成熟。
SOFC面临的研究和挑战包括降低工作温度、提高电极材料的电化学性能、改善电解质的离子导电率、解决长期稳定性及成本等问题。降低工作温度可使用更廉价、更耐用的材料构建电池，并有助于简化系统的设计。电极材料的开发要求其具备良好的催化活性、电导率和热稳定性。电解质则需要优异的离子导电性和机械强度，以及与电极材料良好的相容性。
SOFC技术有着巨大的发展前景，目前正朝着操作温度更低、使用燃料更广泛的多元方向发展。随着材料科学、电化学以及相关技术的进步，SOFC将在未来的能源领域扮演越来越重要的角色。
