固体氧化物燃料电池（Solid oxide fuel cells,SOFCs）是一种可以直接将燃料的化学能转化为电能的电化学装置,由于具有能量转化效率高、燃料多样性、低污染物排放和全固态组装等优点而受到人们的广泛关注。传统SOFCs使用La_0.8Sr_0.2Mn O₃（LSM）做阴极,氧化钇稳定氧化锆（Yttria-stabilized zirconia,YSZ）做电解质,电池的操作温度很高（≥800℃）。较高的操作温度会带来一系列的问题,如高的制备成本、电池元件的选择受到限制（例如连接材料和密封材料）、性能衰减快、循环稳定性差、启动和冷却时间长。近年来,降低SOFCs操作温度成为这个领域的一个重要研究方向。但是随着温度的降低,高的界面极化阻抗、高的活化能和低的氧还原反应动力学等问题也陆续出现。所以,如何在降低SOFCs操作温度的同时保持装置优异的电化学性能,成为近年来该领域的热门研究课题。目前来说,有两种方法可以有效地降低SOFCs操作温度,一种是降低电解质的厚度已获得低的欧姆阻抗,二是选用更加优秀的新型阴极材料。本论文针对第二种方法提出了两类新型阴极材料,使SOFCs在中温条件下仍具备良好的电化学性能。第一章简要的介绍了固体氧化物燃料电池的工作原理、单电池的结构、电池关键材料的研究现状以及研究的意义与内容。第二章列出了本文研究中所用到的试剂、仪器、粉体合成方法、样品制备技术以及所用到的表征方法。第三章研究了新型高熵材料La_0.2Pr_0.2Nd_0.2Sm_0.2Ba_0.1Sr_0.1Co_0.2Fe_0.6Ni_0.1Cu_0.1O_3-δ（LPNSBSCFNC）作为阴极候选材料的可能性,对该材料的物相、电导率、成分以及电化学性能进行了系统研究。以Ni-YSZ为阳极,YSZ为电解质,Gd_0.2Ce_0.8O_2-δ（GDC）为过渡层构建了阳极支撑单电池Ni-YSZ|YSZ|GDC|LPNSBSCFNC,通过自组装电池测试系统,表征评估电池的输出性能。结果表明:（1）LPNSBSCFNC呈现单一的钙钛矿相,与GDC之间1000℃下煅烧10 h没有产生杂相,具有良好的化学相容性。（2）与传统阴极材料La_0.8Sr_0.2Fe O_3-δ（LSF）相比,拥有更高的电导率,提高了5-6倍。（3）单电池在800℃下的最大功率密度达到714.53 m W·cm^-2,表明LPNSBSCFNC是一种非常具有发展潜力的阴极候选材料。第四章通过从物相、电导率、TEM、DRT和电化学性能等进行系统表征,分别研究了两种高丰度稀土元素La、Nd处于A位时的双钙钛矿型阴极材料La Ba_0.5Sr_0.5Co_1.5Fe_0.5O_5+δ（LBSCF）和Nd Ba_0.5Sr_0.5Co_1.5Fe_0.5O_5+δ（NBSCF）的性能。构建以Ni-YSZ为阳极、YSZ为电解质、GDC为过渡层的阳极支撑型单电池Ni-YSZ|YSZ|GDC|LBSCF-GDC和Ni-YSZ|YSZ|GDC|NBSCF-GDC,测试了电池的输出性能。结果表明,LBSCF和NBSCF均呈现四方相,与GDC在1000℃下煅烧10h未产生新相,表明LBSCF和NBSCF分别与GDC化学相容性良好;LBSCF-GDC和NBSCF-GDC复合阴极的阻抗与输出功率相差不大,NBSCF的输出功率略高一点,都在850 m W·cm^-2以上,表明两者都是非常具有发展潜力的阴极材料。图[29]表[10]参[172]