质子导体固体氧化物燃料电池（H-SOFC）因在中温环境中具备优良的工作性能而获得了人们的广泛关注。然而,在H-SOFC中具有代表性的BaCeO₃基质子导体电解质材料在工作时化学稳定性较差,导致H-SOFC的发展和应用受到了不少的限制。本论文首先研究了In,Ta,Y等元素的掺杂对BaCeO₃基质子导体电解质材料稳定性、烧结活性及电导率等方面的影响;其次,确定了综合性能相对良好的电解质材料各组分掺杂比例,制备出由上述电解质材料所组成的单电池,进一步研究了单电池的稳定性、烧结活性和电化学性能。各章节具体内容如下:第一章,全面介绍了固体氧化物燃料电池及其工作原理,并重点介绍了质子导体氧化物燃料电池的研究现状及意义。第二章,简述了本研究中所需的药品、仪器、表征手段和测试方法。第三章,系统研究了In,Ta,Y等元素的掺杂对BaCeO₃基电解质材料化学稳定性、烧结活性及电导率的影响。化学稳定性结果表明,性能相对优良的电解质材料是BaCe_0.7Ta_0.2Y_0.1O_3-δ（BCTY）和BaCe_0.7In_0.1Ta_0.1Y_0.1O_3-δ（BCITY）,它们在100%CO₂和沸水环境中均保持较好的BaCeO₃主相;而BaCe_0.7In_0.2Y_0.1O_3-δ（BCIY）电解质材料在沸水的环境中相对稳定,在100%CO₂环境中稳定性较差;最不理想的是BaCe_0.7Y_0.3O_3-δ（BCY）电解质材料,它经100%CO₂和沸水处理后均产生较多杂相,甚至在沸水处理后已检测不到BaCeO₃钙钛矿主相。上述结果表明In,Ta元素的掺杂均有益于改良BCY电解质材料的化学稳定性;相对而言,适当比例Ta的掺入对材料稳定性有更大程度的改良与提升。烧结活性用收缩率来表征。研究发现BCIY电解质材料烧结活性最好——在1250℃时就可烧结致密;而BCITY,BCTY,BCY则分别需要在1350,1450,1450℃才能烧结致密;由此可见In的掺杂能够提高电解质材料的烧结活性。进一步的电导率测试表明:BCY,BCIY,BCTY,BCITY在600℃在湿润氢气环境下的电导率分别为10,3.8,2,2.5×10^-3 S·cm^-1,表明In,Ta的掺杂使BCY电解质材料电导率有较大损失。第四章,单电池的制备与性能测试。采用改进的柠檬酸盐法制备了改良的BaCe_0.7In_0.15Ta_0.05Y_0.1O_3-δ(BCI₁₅T₅Y)质子导体电解质材料,该电解质材料的烧结温度为1350℃,在100%CO₂和沸水的环境下保持较好的化学稳定性。以此电解质材料为基础,选择阳极材料NiO-BCI₁₅T₅Y、阴极材料La_0.7Sr_0.3FeO_3-δ-BaZr_0.1Ce_0.7Y_0.2O_3-δ（LSF-BZCY）制备出多组单电池。检测结果表明,在550,600,650,700,750℃时,该类型单电池开路电压分别是1.080,1.063,1.036,0.999,0.965V;输出功率密度分别为116,200,274,303,315mW/cm²;值得一提的是,在600℃温度下它可至少连续工作100h;另外,BCI₁₅T₅Y型电解质在600℃时质子电导率可达2.7×10^-33 S/cm。以上结果表明BCI₁₅T₅Y是一种稳定性较好、烧结活性良好、导电率相对较高的优良质子导体电解质材料之一,为新型质子导体固体氧化物燃料电池的研发与应用提供了有益的参考。第五章,总结前期工作,并对质子导体固体氧化物燃料电池未来的发展进行了展望。