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固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将化学能直接转化成电能的装置,由于它具有能源转化率高,环境污染少,燃料选择范围宽等优点被誉为21世纪绿色能源。传统的SOFC在高温下(1000℃)因为运行温度高,材料的选择范围窄,成本高等缺点限制了它的发展,因此发展中低温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC400-800℃)会大大降低材料的成本,加快它的商业化。但是温度的降低也会同时减少阴极材料传输氧离子的能力,因此开发中低温阴极材料成为亟待解决的问题。本文主要研究成果总结如下：本论文采用柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧合成法制备了Sr0.95Ti0.05Co0.95O3-δ(A)、 Y0.8Ca0.2BaCoFeO5+δ(B)、Gd1+xBa1+xCo2O5+δ (x=0,±0.05,±0.1)(C)、Sm0.2Ce0.8O1.9(D),三类阴极材料和一种电解质。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热膨胀仪(TEC)和交流阻抗法等对材料物相、微观结构热膨胀系数和电性能等进行表征。第三章采用柠檬酸自蔓延燃烧法合成了一种新型Sr0.95Ti0.05Co0.95O3-δ(STC)阴极粉体和Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)电解质粉体,将STC与SDC粉体按质量比7：3混合,研磨后得到复合阴极。用X射线衍射仪研究其化学相容性、直流四端子法测电导率以及用热膨胀仪测量其热膨胀系数；通过XRD结果表明STC在900℃能够得到立方纯钙钛矿结构,复合阴极STC-SDC在工作温度区间内具有很好的化学相容性,在650℃空气气氛下STC-SDC与SDC之间的极化阻抗仅为0.05Ω2·cm2；制备阳极支持型(NiO-SDC|SDC|STC-SDC)单电池,在450-650℃范围内以湿润的H2(3%水蒸汽)为燃料气,空气为氧化剂进行测试。结果表明阳极支撑的单电池共烧1350℃可以得到一个致密的电解质层和多孔的电极,而且650℃时单电池开路电压0.82V,最大输出功率为721mW/cm2.第四章第四章介绍了元素Fe对钙钛矿结构的Y0.8Ca0.2BaCo2O5+δ的掺杂。阴极材料要具有一定的离子和电子电导率,和相邻组元之间要又相近的热匹配性,Co元素是一种战略储备元素,同样也具有很高的电子电导率,因此很多钙钛矿结构的阴极材料得到了深入的研究如：SmBaCo2O5+δ、GdBaCo2O5+δ、YBaCo2O5+δ等。然而Co的掺杂在增大材料的电导率的同时,也增大了材料的热膨胀系数,使得和常用的电解质材料YSZ、SDC、LSGM的不匹配性,通过对A位和B位的掺杂可以提高YBaCo2O5+δ的稳定性降低它的热膨胀系数,最近Gong和Wang报到用Fe的掺杂可以降低阴极材料的热膨胀系数,增加氧离子的传输性能。根据Y0.8Ca0.2BaCo2O5+δ和LnBa0.5Sr0.5Co2O5+δ本实验制备并研究出一种新型钙钛矿结构的阴极材料(YCBCF)并研究它在中低温固体氧化物燃料电池中的应用。第五章研究了一系列新的层状钙钛矿氧化物Gd1+xBa1+xCo2O5+δ (x=0,±0.05,±0.1)，并从中研究得出随着x的增大其电导率逐渐增大,当x=0.1时其电导率达到最大(700-1100S·cm-1),并深入研究了它在电化学方面的性能。