随着社会的发展，人们对能源的需求日益增加，但是传统能源的使用带来的环境污染的问题越来严重，这就迫切的要求我们改善能源的目前使用状况。因此，在能量的利用方面涌现出一大批诸如风能、核能、太阳能等新型能源，特别是固体氧化物燃料电池因为高效、便携、积木性强等优点受到研究者的广泛关注，是一种环境友好型的能源利用方式。固体氧化物燃料电池可以把燃料中的化学能直接高效地转化成电能。然而传统的氧化钇稳定的氧化锆基固体氧化物燃料电池，其工作温度一般在1000℃左右，高的工作温度对电池的制作工艺和相关电池材料的选择提出了很高的要求。同时高温带来电池材料性能的恶化，极大的影响电池的使用寿命。　　 掺杂氧化铈是一种适用于中温固体氧化物燃料电池的电解质材料，此类材料的电导率较高，可以将燃料电池的操作温度从1000℃降低到800℃以下，有效的避免高温对电池组件带来的危害。然而，直接使用固相反应法制备掺杂氧化铈电解质需要的烧结温度很高，且制各出来的样品致密度较差。在材料中添加一种合适的烧结剂，既可以有效的降低烧结温度，提高烧结样品的致密度，又可以大规模生产，满足工业化的应用的需要。　　 本课题研究了中温燃料电池的电解质和阴极材料的制备，并分别考察了电解质材料的烧结和电学性能，以及阴极材料热膨胀性能，其主要内容如下:　　 一、在二氧化铈基电解质加入烧结剂V2O5，有效地提高了电解质的烧结性能和电学性能。加入0.05 mol％的V2O5，可以使LDC的烧结温度从1600℃降低到1400℃，制各样品的相对密度高达97％;空气气氛下，Ce0.82La0.18O2-δ(LDC)电解质在600、700、800℃的电导率分别为0.0178、0.0466和0.0965 Scm-1，电学性能优良。　　 二、采用EDTA-Citric acid为络合剂，用溶胶凝胶法制备出低热膨胀系数的Bi掺杂的(Ba0.5 Sr0.5)1-xBixCo0.8Fe0.2O3-δ(BSBCF-x)(x=0、0.05、0.075、0.10、0.125和0.15)阴极材料，提高了阴极与电解质组件间的热匹配，拓展了阴极材料在固体氧化物燃料电池中的工作温度范围。电解质与阴极材料的热匹配区从BSCF的660℃提高到Bi掺杂BSBCF的750℃。　　 三、以制备的高电导、高致密的LDC为电解质，BSBCF阴极材料为电极，制备出BSBCF|LDC|BSBCF对称电池，交流阻抗谱的测试结果表明BSBC-0.05的导电性能接近于BSCF阴极材料。在550、600、650℃时，BSBCF-0.05的极化电阻分别为4.479、2.097、0.664Ωcm2，接近于BSCF的极化电阻4.264、1.768、0.546Ωcm2。　　 四、低膨胀、高稳定性的BSBCF-0.05阴极材料与氧化铋基电解质Bi0.75Y0.15O2-间存在着化学不相容性。当对称电池的组装烧结温度不高(900℃)时，电极与电解质间的扩散反应层的厚度较小;随着装配烧结温度的提升，扩散反应层的厚度迅速增加。当钙钛矿型的BSBCF-0.05阴极材料与氧化铋基电解质组装时，将导致阴极材料的极化电阻增大。因此，钙钛矿型的BSBCF阴极材料不适用于以掺杂氧化铋为电解质SOFC。　　 五、以文中制备的电解质和阴极材料为研究对象，组装成单体氢氧燃料电池，测试电池系统的输出性能。研究结果表明，以LDC为电解质，Ni-LDC为阳极，BSBCF-0.05为阴极的燃料电池，电池组件间的热匹配性良好，没有出现功能层间分离的现象;在750℃下工作，以BSBCF-0.05为阴极，燃料电池的最大功率密度可达136 mWcm-2。