在固体氧化物燃料电池(SOFC)中,提高电极和电解质之间的中间层材料以及阴极材料的性能和稳定性是增加SOFC单电池的输出功率和实现能源高利用率的重要途径之一。本文(一)在氧离子导体Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)中加入第二相盐LiNaSO4形成纳米复合物,氧离子电导率较SDC提高了一个数量级,将该复合物作为SOFC的高离子电导功能性中间层,大大提高了电池的输出功率,并进一步探索了复合物的作用机理。(二)对A2BO4型类钙钛矿非Sr非Co阴极材料Pr2NiO4+δ进行了改性研究,显著提高了其电化学性能和抗Cr中毒性能。合成制备了一种用于中温固体氧化物燃料电池中间层的新型纳米级复合材料Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)-xLiNaSO4(wt%)。并且对之进行了一系列的技术表征,包括热重分析、X射线衍射分析、红外波普吸收分析、单电池的电导率和电流电压曲线测试等。研究了不同质量比例(x)LiNaSO4在SDC中的加入对材料在晶相、空穴数以及电导率的影响。研究结果表明20%质量掺入的复合材料表现出最高的电导率。在550oC、600oC以及700oC的测试温度电导率达0.22、0.26和0.35 S·cm-1,远超同温度区间内sdc所具备的电导率值。在单电池的测试中,以sdc-20wt%linaso4材料作为中间层的单电池在500oc、600oc以及700oc时的峰功率密度分别达到227、390和876mw/cm2,对比于用sdc作为中间层的单电池在电池功率密度上有了大幅度的提高。同时对两种不同材料中间层的单电池进行了50小时稳定性测试,测试结果显示两个电池都具备热稳定性,表明sdc-20%linaso4具备高离子电导率和热稳定性,在中温固体氧化物燃料电池功能型中间层具备应用前景的材料。在成功制备的非sr非coa2bo4型类钙钛矿结构材料pr2nio4+δ基础上,在用cu以及fe部分取代ni合成了pr2ni1-xcuxo4+δ(x=0.05,0.1,0.2)以及pr2ni1-xfexo4+δ(x=0.05,0.1)。对这些材料进行了一系列的测试以及表征,包括热重分析、x射线衍射分析、单电池的电导率和电流电压曲线测试、稳定性测试及抗cr中毒测试等。测试结果显示所有组分在1200oc时能够得到纯相,cu的掺入降低了材料的成相温度,fe的掺入提高了材料的成相温度,同时cu以及fe的掺入明显提升了单电池功率密度。在cu系列掺杂掺杂组分中,材料pr2ni0.8cu0.2o4+δ具有最低的对称电池面电阻及最高的峰功率密度。以700oc为例,面电阻为0.137Ωcm2,功率密度为500mw/cm2,分别是同温度下不掺杂的1/2和2倍。fe系列掺杂组分中,x=0.1时,以它为阴极材料制备的单电池具有最高的功率密度,800oc时高达1.12w/cm2,700oc时为725mw/cm2,较pr2nio4+δ为阴极的单电池(700oc为184.9mw/cm2)功率密度显著提高。在700oc单电池稳定性测试中,pr2nio4+δ及pr2ni0.8cu0.2o4+δ表现出了较好的稳定性,fe掺杂的阴极材料稳定性有待提高。在Cr中毒测试中,所有测试样品都会与Cr2O3发生相反应增加了极化阻抗。