直接碳燃料电池（Direct Carbon Fuel Cell,DCFC）作为一种“绿色”的能量转换装置已经成为研究者们关注的热点之一。该装置直接将储存在燃料内的化学能转化为电能,理论上它的转换效率高达100%,考虑到实际应用的损失,其转换率也可达60%左右。在电池的整个运行过程中,其排放的尾气仅为传统燃煤发电技术的十分之一。与此同时,相比于气体燃料,固体碳材料具有更高的能量密度,并且可以避免复杂的气体重整过程。目前,DCFC中碳的氧化过程并没有详细而系统的介绍,特别在阳极室中碳燃料的电化学氧化反应需要进一步探索。并且,不同物理化学性质的碳燃料对电池性能的影响也没有明确结论,尤其是预处理后对燃料的改变以及电化学性能的影响需要进一步研究与分析。已有大量的研究集中于煤、石墨、炭黑等碳基材料在DCFC中的应用,但对于开发更加低廉、可再生生物质废弃物的研究仍处于起步阶段。本论文将不同的燃料应用于DCFC中,并开展了以下的研究:（1）对不同燃料,包括石墨、炭黑和碳化纤维板,进行物理化学性质的表征,从晶体结构、粒径以及表面性质进行分析,讨论不同燃料在DCFC中的电化学性能。结果表明,结晶度低、表面含氧官能团数量高的碳化纤维板具有高的电化学活性,在电池运行初期具有较好的输出性能,即在750℃下功率密度为52m W cm-2。（2）在稳定性测试过程中,通过原位气体分析的方法,进一步讨论燃料碳在阳极室中的反应过程。结果表明,在电池反应初期,碳化纤维板释放大量甲烷和氢气等活性气体,这是其电化学性能较好的原因之一。但是,随着电池运行时间的延长,含碳量高的石墨表现出更好的稳定性能,此时,碳的氧化是整个电池的主要反应。（3）将稻壳分别通过不同的预处理方式,包括酸、碱预处理和煅烧,以获得不同的稻壳碳。研究发现,2 wt%盐酸和20 wt%柠檬酸共同处理可以去除稻壳中大部分的金属离子。而0.5 wt%氢氧化钠可以去除稻壳灰分中89.39 wt%的硅,并且增加了稻壳碳表面含氧官能团。（4）将预处理后的稻壳碳作为燃料应用于DCFC中,进一步比较预处理对电池性能的影响。研究发现,酸碱共同处理后电池的输出性能有所提高,即750℃时,从原始稻壳的47 m W cm-2提高至67 m W cm-2。特别是共同预处理可以去除稻壳中几乎所有的灰分,得到更为纯净的稻壳碳,其在电池的长期稳定性测试中表现出优异的性能,即运行时间高达100小时。结果表明,酸碱共同预处理后的稻壳碳能够应用于DCFC中,同时从经济和能源侧考虑也是可行的。