能源和环保逐渐成为世界各国可持续发展要面对的主要问题。固体氧化物燃料电池(SOFC)是新型的能源转换装置,因其良好的化学性能和良好的环境效应而得到人们的广泛研究。为了避免高温下电极烧结、密封不良、热应力等一系列问题,SOFC逐渐向中低温的方向发展。研究中低温条件下具有良好电催化活性的阴极材料,成为该领域研究的重点。含钴钙钛矿阴极材料在中低温条件下具有优良的电化学性能,尤其在与氧化铈基电解质配合时,呈现出良好的性能,但其热膨胀系数较大。而失配结构的Ca3Co4O9阴极虽然属于含钴材料,其热膨胀系数却较低,与电解质热匹配良好,其作为阴极材料的不足在于中低温条件下电化学性能低。本文基于复合阴极的思想,通过在阴极材料中引入氧离子导体,利用阻抗谱技术分别对La0.7Sr0.3-xBaxCo0.8Fe0.2O3-δ阴极和Ca3Co4O9阴极的电化学性能进行研究。首先研究了Sm0.2Ce0.8O3-δ(SDC)电解质含量对La0.7Sr0.3-xBaxCo0.8Fe0.2O3-δ–XSDC(x=0.1,0.15,0.2;X=20,30,40,50wt%)复合阴极的电化学性能的影响。结果表明,钡离子掺杂量在x=0.2时,极化电阻达到最小值。SDC掺杂量的变化对复合阴极的电化学性能有较大的影响。在500~750C范围内,极化电阻随着电解质含量的增多呈逐渐降低的趋势。对La0.7Sr0.1Ba0.2Co0.8Fe0.2O3-δ与SDC组成的复合阴极,SDC的含量为50wt%时,极化电阻达到最小,在750C时阴极极化电阻为0.06Ωcm2。在钡离子掺杂量为x=0.2,温度为650C时,复合阴极的单电池输出功率最大,达到1.006Wcm-2。为改善Ca3Co4O9阴极的电化学性能,以失配结构的Ca3Co4O9作为SOFC的多孔阴极骨架,通过浸渍高活性的Pr0.2Ce0.8O2-δ形成复合阴极。不同的浸渍工艺形成了形貌不同的Pr0.2Ce0.8O2-δ氧化物。传统浸渍方法在阴极形成颗粒状氧化物,而采用浸渍与水热处理相结合的方法则形成纳米棒状Pr0.2Ce0.8O2-δ氧化物。运用阻抗谱技术研究了阴极形貌对复合阴极极化电阻的影响。结果表明,纳米棒状Pr0.2Ce0.8O2-δ与Ca3Co4O9的复合阴极的阻抗小于颗粒状Pr0.2Ce0.8O2-δ与Ca3Co4O9的复合阴极阻抗。纳米棒状Pr0.2Ce0.8O2-δ与Ca3Co4O9的复合阴极极化电阻最小为0.46Ωcm2。当温度为650C时,复合阴极的单电池输出功率最大,达到0.533Wcm-2。