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作为一种高效清洁利用碳的能量转换装置,直接碳固体氧化物燃料电池（DC-SOFC）因具有全固态结构、能量密度高、环境友好、能量转换效率高等显著优点受到世界各国研究者的关注。本论文的研究内容围绕管式电解质支撑的DC-SOFC的制备及其在便携式电源的应用而展开:深入探讨了浸渍法制备管式YSZ（氧化钇稳定的氧化锆）电解质的工艺条件,并制备出管式电解质支撑的电池组;同时,开发了一种外侧阳极的管式高容量的DC-SOFC电池组系统,解决了碳容量受限制的问题,为便携式电源走向实际应用提供了实验和理论基础。电解质的制备工艺直接影响着电池的电化学性能,浸渍法作为一种工艺简单、成本低廉的陶瓷成型工艺适合用于制备管状电解质。本文针对浸渍法工艺制备管状电解质过程中,出现的开裂问题及制备出的电解质不致密的现象,探讨了不同YSZ固含量的电解质浆料浸渍配方,制备出相应的固体氧化物燃料电池（SOFC）。研究表明采用YSZ固含量为37%的电解质浆料制备出的电解质膜的微观结构最为致密,其厚度为180μm,组成电解质支撑的SOFC,电池结构为Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC,单电池以加湿氢气为燃料,空气中的氧气为氧化剂,在800°C时取得了296 mW·cm-2的最大功率密度,为组装成高容量的管式DC-SOFC提供了理想的制备工艺和致密的电解质膜。采用固含量为37%YSZ电解质浆料制备了管式电解质支撑体,并以此为基础制备出了三节、五节串接的电池组,分别采用加湿氢气和负载5 wt.%铁的活性炭测试电池组在不同温度下的电化学性能,实验结果表明三节、五节电池组在800°C以氢气为燃料的开路电压（OCV）分别为3.21、5.43 V,最大功率分别为3.6、4.35 W,随后三节、五节电池组分别采用3.0 g、5.0 g负载5 wt.%铁的活性炭为燃料,电池组在800°C下的OCV分别为3.12、5.3 V,最大功率分别为3.2、3.8 W。1 A的恒电流放电时间分别为3.5、2.6 h,实现了浸渍法用于制备高输出电解质支撑的DC-SOFC的电池组。针对前面组装的电池组恒电流放电时间不长的问题,制备了一种高容量的管式电池组系统,该系统将Ag-GDC阳极制备在管式电池的外侧,采用石英管作为活性物质的容器,解决了传统燃料受到限制的问题,实现了电池组长时间连续放电。制备了三节、五节串接的外侧阳极DC-SOFC电池组,电池组分别装入17 g、30 g的活性物质,在800°C时的功率输出分别为3.7、6.3 W,1 A的恒电流放电时间长达19、14 h。为了推进便携式电源的应用,自制了一种适合管式电池组的便携式加热系统,该加热系统具有较长的工作稳定性,采用单节DC-SOFC测试结果表明,电池在800°C时的最大功率密度为220 mW·cm-2。同时简要测试了两节串接的DC-SOFC的电池组性能,电池组在830°C时的功率输出为1.06 W。该系统的制备为便携式电源的实际应用提供了实验基础和理论模型。