固态氧化物燃料电池(SOFC)被认为是一种最有前途的电化学装置,可将各种化石燃料中的化学能直接转化为电能,为迫在眉睫的环境和能源危机提供了一种新颖的解决方案。SOFC具有特殊的优点,包括高的能量转换效率、环境友好和低污染等,更为重要的是,SOFC能够在大多数碳氢化合物燃料下运行,可大大降低SOFC运行成本,因此越来越受到关注。为发展高效、稳定、阻碳的阳极材料,我们制备出新型的钴掺杂的预还原PR-NdBaFe_2-xCo_xO_5+δ(x=0,0.1,0.2,PR-NBFC0,PR-NBFC10,PR-NBFC20)双钙钛矿结构阳极材料。在此基础上,利用适宜的还原性气氛在阳极基底上析出均匀分布的Co-Fe纳米合金颗粒,进而制备出Co-Fe纳米合金颗粒镶嵌的NdBaFe_2-xCo_xO_5+δ阳极材料。这种阳极材料在碳氢燃料中表现出较高的电化学性能和稳定性。为了促进NdBaFe_2-xCo_xO_5+δ从钙钛矿晶格中析出合金纳米颗粒,我们在Ba位引入缺位,制备出Co-Fe纳米合金颗粒溶出的PR-Nd Ba_xFe_1.8Co_0.2O_5+δ双钙钛矿结构阳极材料(x=0.02,x=0.04,PR-0.02NBFC20,PR-0.04NBFC20),考察了Ba位缺失浓度对阳极材料性能的影响,证实PR-NB_xFC20(x=0.02,0.04)阳极具有良好的电催化性能和电化学稳定性。通过溶胶-凝胶法在5%H₂/Ar还原条件下,我们制备出Co-Fe纳米合金颗粒析出的双钙钛矿PR-NdBaFe_2-xCo_xO_5+δ阳极材料。XRD结果表明钴成功掺杂到双钙钛矿主体材料的晶格中,并且析出Co_0.72Fe_0.28合金纳米粒子。SEM结果证明样品表面均匀嵌有直径为50nm左右的Co_0.72Fe_0.28合金纳米粒子。XPS结果证明样品在还原性气氛下,有单质Fe和Co存在,并且定量分析单质比例约为Co_0.72Fe_0.28。电导率分析表明,该系列材料的电导率高于SOFC阳极材料电导率的要求。PR-NBFC0,PR-NBFC10和PR-NBFC20在850℃下单电池最大功率密度值分别为842、1110和1247 m W cm^-2。稳定性测试表明,该系列阳极材料在运行100小时内表现出稳定的电化学性能。通过溶胶-凝胶法,我们制备出Ba缺位的双钙钛矿PR-Nd Ba_1-xFe_1.8Co_0.2O_5+δ(x=0.02,0.04)材料。通过在Ba位引入缺位,制备出具有Co-Fe纳米合金颗粒析出的PR-Nd Ba_1-xFe₁₈Co_0.2O_5+δ(x=0.02,0.04)阳极材料。XRD结果显示样品主体结构没有变化,并且有Co-Fe合金纳米粒子峰出现。扫描电镜结果证明样品表面有大量的纳米粒子析出,粒径大约为40nm。随着Ba位缺失程度增加,电导率和电化学阻抗均先减少后增加。PR-NB_xFC20(x=0.02,0.04)/SDC/LSGM/NBCFC单电池以氢气为燃料在850℃时电池的最大功率密度分别为1378和1114 m W cm^-2,700℃时在湿甲烷燃料中呈现出良好的电化学稳定性。