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阴极半反应： e→H20 (1.1)
阳极半反应： (1.2)
电池总反应： (1.3)
可见，燃料电池在工作的过程中其实并没有消耗电极物质，电池输出的能量来自于燃料和氧化剂发生氧化还原反应所释放出来的化学能。因此，必须燃料和氧化剂才能使电池不断工作。
1.3.2 SOFC主要组件及性能要求
SOFC的主要组成部件包括阴极材料、阳极材料、电解质、连接材料及密封材料。其中电解质的主要作用是要同时具有传递离子（O2-或H+），分离空气与燃料，以及隔离两电极以防止发生短路的作用；电极主要的功能是传导电子，并提供电化学反应场所，使反应物（燃料或氧气）发生电化学反应，从而本身不被腐蚀或消耗。同时电极还应该具有比较高的电极-电解质-反应气体的三相界面和多孔结构，从而增加氧化还原反应的活性，以保持比较高的电导率；连接材料是用于个单体的阳极和阴极直接串联，为实现相邻电池电子连接，构成电池堆，从而能够获得高电压[11]。
(1) 阳极材料
阳极在SOFC中是重要组件之一，阳极材料应具有以下特点：阳极材料应该在化学性质、热力学、晶型及外形尺寸上具有良好的稳定性；在还原气氛中，为使电子很好的传到连接体上，阳极材料还应该应具有较高的电导率，；SOFC在工作温度范围内,阳极材料与电解质有良好的热相容性和化学稳定性从而避免发生脱落等显现；阳极材料高的多孔性，使得气体能够运输到电极处参加反应并可以很快的将H2O带走；阳极材料具有的高催化性，可以提供一个活性面，从而燃料气在这个表面上能够与从阴极来的O2-发生反应，从而燃料电化学氧化时的极化就会降低。此外，阳极材料还应具备易加工、原料充分、价格便宜等特点[12]。
目前最成熟的阳极材料是镍（Ni），其原料充分、成本低，在还原气氛中有高活性和高导电性。纯Ni在高温下很容易与YSZ发生反应并出现烧结现象，因此掺杂高氧离子电导率物质可避免与电解质反应的同时也能减少Ni自身的烧结，使得阳极发生电化学反应的这个三相界面向空间扩展，提高了电导率。在SOFC中的残杂物是YSZ（SDC）-Ni，用来克服以上的不足，但是复合的Ni阳极也有其不足之处，复合Ni阳极性能依赖电极的组成，一般Ni的体积百分含量应该在30%以上才会有高的电导率。Ni的热膨胀系数较大，过高的Ni含量会使得与电解质的热膨胀系数不匹配，影响电极的稳定性，而且Ni基阳极催化含碳燃料的氧化时，会发生积炭现象，会使电极的活性降低，从而使电池性能下降，更严重的是会堵塞燃料通道，使得电池不能正常工作[12]。Cu是一种较好的抗碳积添加物，因为Cu本身的催化活性低，所以用Cu来代替Ni的复合金属陶瓷阳极材料， Cu电子电导率很高，对C-H键的断裂并没有明显的催化作用[13-15]。
(2)电解质材料
电解质在固体氧化物燃料电池（SOFC）的系统中，主要功能为传导离子及隔离燃料与氧化剂。电解质材料应满足：电解质材料应具有良好的化学稳定性及物理稳定性；电解质材料要有致密性；电解质材料应该具有足够高的离子电导率和可忽略的电子电导率；电解质材料与电极材料的热膨胀系数相匹配；电解质材料与电极材料之间要有好的化学相容性以及具有较高的机械强度，抗热震型，高韧性，易加工及原料成本低等特点。
经过多年研究，优良的电解质主要有两类：钙态矿晶体结构和萤石型结构(ZrO2和CeO2基电解质)。这两类结构有各自的特点：（1）掺杂CeO2基电解质，主要有Sm惨杂的SDC及Gd惨杂的GDC,此两种材料是较适合中温（600-800℃）固体氧化物燃料电池（SOFC）的电解质材料，比YSZ更接近一个数量级的电导率，且在中温范围内电子电导率已经降到可以忽略。不足之处在高温还原气氛下Ce4+易被还原成Ce3+从而产生电子导电，开路电压降低，从而降低了电池的性能[19-20]。(2)Y稳定的ZrO2电解质（YSZ）为广泛使用的电解质材料，其中YSZ是面心立方萤石结构，它的优点是在很宽的氧分压范围内可以保持性质稳定，与电池其它材料之间具有良好的相容性[16-18]。但不足之处是YSZ一般在1000℃左右下被使用，但是随着温度的降低,其电导率会下降。（3）LaGaO3中Sr,Mg双惨杂的La0.8Sr0.2Ga0.83Mg0.17O3（LSGM）是性能很好的电解质材料，电导率远高于YSZ，它是立方钙态矿结构（ABO3），该材料在中温下具有高的离子电导率，在还原气氛下不易被还原。LSGM材料中的Ga在高温下易发生挥发现象，并且LSGM材料与Pt等材料容易发生一些反应，使得材料的性能发生改变，这是它的不足之处。因此在SOFC电极材料的选择与制备中需要进一步地考虑到其特殊性。