固体氧化物燃料电池（SOFC）由于燃料适用性广、效率高、余热利用价值高等优点,受到越来越多的关注。Ni-Fe多孔合金具有高导电、高机械强度等优点,是极具发展潜力的SOFC阳极材料。本文为了提高SOFC单电池的功率密度,使用XRD,SEM,孔隙率测试等表征手段考察了其结构和微观形貌,实验采用化学共沉淀法制备阳极材料,研究Ni-Fe含量和制备工艺对阳极结构的影响。由于SOFC工作温度太高,工作状态下阳极内部的电化学反应过程难以观察。本文建立Ni-Fe多孔合金阳极支撑型SOFC数学模型,采用电化学动力学方程和质量、能量、动量、电荷守恒方程描述电池内的流动、传热和化学组分传递等物理过程。耦合浓物质传递、二次电流、化学反应、自由多孔介质流动和多孔介质传热过程,采用经验证后的模型研究阳极内部化学反应过程和阳极结构参数对电池输出性能的影响,为燃料电池阳极结构设计提供理论参考。实验得出Ni-Fe支撑层的最佳配比为:Ni O+10 wt.%Fe₂O₃,最佳烧结和还原温度分别为1450^o C和650^o C。当烧结温度超过1500^o C时样品出现变形并有明显裂缝,当还原温度超过750^o C时样品出现裂缝。通过模拟结果发现,使用SOFC单电池作为模型时,其温度由进口侧沿气体流动方向逐渐升高,在单电池中后部温度达到最高,出口侧温度稍有降低;在SOFC阳极中的甲烷重整反应主要发生在阳极底部靠近气体通道的区域,为电化学反应提供H₂的同时也会消耗电化学反应产生的H₂O和热量;燃料气体中CH₄、CO、H₂的浓度沿气体流动方向减少,而CO₂、H₂O的浓度分布与CO和H₂相反。在电池厚度方向上,由于受到多孔介质传质阻力的影响,气体浓度会稍有下降;对比三种燃料气体发现减小阳极功能层孔隙率、增大阳极支撑层孔隙率和减小阳极支撑层厚度都可以在一定程度上提高SOFC的功率密度,而优化阳极支撑层结构参数可使阳极浓度极化减小。