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固体氧化物直接碳燃料电池（Solid Oxide-Direct Carbon Fuel Cells,SO-DCFCs）作为一种高效的电能转换装置,可以将碳基燃料的化学能直接转化为电能,具有可利用燃料范围广、能量转换效率高、产生的CO2易捕集等优点。尽管不同特性的碳基燃料（如煤、石墨、炭黑、石油焦等）具备在SO-DCFC中实现转化利用的潜能,但是相比于其它碳基燃料,生物质来源广泛、具有可再生性、低硫低灰含量等突出优势,研究其在SO-DCFC中转化利用具有实际应用意义。现阶段对生物质在SO-DCFC的研究还处于基础理论和实验室研究阶段,存在峰值功率密度较低、放电衰减过快等问题。学者们提出了两个关键研究点:一是生物质燃料特性与其电化学性能的关系;二是生物质热解三态产物的电化学贡献、衰减特性和积碳控制。针对这两点展开了三个方面的研究:首先是生物质的电化学性能,探究生物质电化学与燃料特性的关系;其次是生物质热解气电化学及甲苯转化利用,探究热解气及甲苯的电化学贡献及衰减机理;最后是锡阳极中生物质电化学转化利用,探究锡的作用机理和效果。具体研究内容和结论如下:使用电化学工作站测试两种典型生物质（稻秆、木屑）的电化学性能,发现直接利用生物质原样时能得到较大的峰值功率密度（0.140 W/cm2,1123 K）,但是放电衰减较快。对生物质烘焙预处理,能缓解放电衰减（衰减速率改善41.2%）,但峰值功率密度却没有得到提升;对生物质热解预处理,峰值功率密度在1073和1123 K显著提高10-20%,衰减速率改善75.9%,其阳极反应主要是C-CO2气化和CO的电化学氧化,增大CO2浓度会稀释CO浓度并降低电化学性能,且热解焦-CO2气化反应速率受其灰分含量的影响。热解气热力学平衡显示,在373-1273 K温度范围内CO和H2从0增到65%和40%,CO2/CH4/H2O则在下降;C含量从50%（373 K）降到0（973 K）,甲苯会提高每个温度下的C含量和最终消失温度（约1100 K）。理论开路电压表示,在873 K-1173 K内电池的开路电压在1.22-1.32 V之间。电化学实验表明从1023 K升到1123 K,电池峰值功率密度提高了15.4%;加入甲苯能使1023 K和1073 K下峰值功率密度分别提高3.74%和3.18%,但1123 K下功率密度会减少6.40%,可能是高温下甲苯快速裂解导致积碳严重,这也使放电衰减速率更快。阳极表征后发现积碳主要以石墨态、C-O和O-C=O形式存在,高含量石墨态（75%-95%）使积碳更难被氧化脱除。为了消除积碳的不利影响并提高电池的电化学性能,尝试在阳极中加入锡（Sn）,探究锡的作用效果及机理。在热重中测试发现,锡能显著改变生物质的热解特性,热解气组分发生变化（H2从24%增加到53%,CO/CO2/CH4各有不同程度的减少）,并且锡对C-CO2气化反应和CO的电化学氧化有良好的催化作用。电化学测试表明,锡能缓解阳极积碳,在1023 K下能提升电池极化性能（原样、热解焦、热解气和热解气甲苯混合气的功率密度分别增长了47.0%、61.7%、12.5%和20.0%）,但在1073 K和1123 K下功率减小（分别下降30.7%、5.89%、53.2%和37.5%）,可能是过多SnO2破坏阳极多孔结构,影响原有较平稳、持久的放电过程,电池的电化学性能大幅衰减。