随着全球气候变化和能源短缺问题日益凸显,发展新型能源技术具有重大现实意义。固体氧化物燃料电池(SOFC)是全固态高温燃料电池,具有发电效率高、燃料来源广等独特优点,作为新型能源转换技术,逐渐引起全球瞩目。本研究在对电化学动力学原理进行分析的基础上结合质量传递、热量传递、组分传递、动量传递以及电荷传递等过程建立板式阳极支撑SOFC单通道三维多物理场数值模型,使用COMSOL 5.4对所建立的多物理场数值模型进行电化学方面的研究分析,以期为SOFC的标准制定及大规模商业化发展提供依据。对以氢气为燃料时的SOFC数学模型进行求解,分析研究电池内部温度、组分浓度、电流密度等物理量的分布规律。结果表明:(1)电池中气体流速、电池温度、物质浓度分布及电流密度等因几何结构及材料特性而在电池中分布不均。(2)同向流动时流道中燃料气体的速度沿流动方向在入口处先急剧增加,后缓慢增加,最后在出口处又出现急剧增加现象。(3)同向流动时,在气体的流动方向上,电池各部件温度逐渐升高,氢气与氧气的摩尔分数逐渐下降,水蒸气含量增高,电流密度逐渐减小,活化过电势逐渐下降。对不同操作参数及微结构参数下以氢气为燃料的SOFC模型进行求解,对电池性能变化进行研究分析。结果表明:(1)空气进气速率提升对于性能的改善不如燃料进气速率提升明显。(2)SOFC电池性能随电极孔隙率的增大先增加后下降,将孔隙率控制在0.4左右的范围能使SOFC保持较优异的性能。以甲烷作为SOFC的燃料,在考虑所发生的重整反应以及水气交换反应基础上,对SOFC电化学性能进行分析。结果表明:(1)因重整吸热与电化学放热的互相作用,使得不同燃料进气速率、不同工作电压下,电池温度呈现出不同的变化结果。(2)在沿着电池长度方向上,电流密度、氢气与CO的摩尔分数均先增加后减小,并且三者的变化趋势相一致。(3)随着水碳比的不断增大,电池的性能不断下降,但水碳比的增大,能够减小积碳现象的发生,减少电池故障率。