燃料电池被认为是解决日益严重的全球能源危机和环境污染问题的有效的解决方案,它是一种可以直接将燃料和氧化剂的化学能转化成电能的装置,有低污染、高转化效率等优点。传统的固体氧化物燃料电池（SOFC）使用钇稳定的氧化锆（YSZ）作为电解质,其工作温度高达800-1000°C,其成本高,材料易退化,而且有不同层间热膨胀失配等问题,为了避免这些问题,就要降低操作温度。中温质子传导固体氧化物燃料电池现如今得到了广泛的关注,开发合适的电解质和阴极材料用于质子传导固体氧化物燃料电池（H⁺-SOFC）至关重要。基于上述考虑,我们研究了质子传导的H⁺-SOFC电解质及阴极材料,考察了它们作为H⁺-SOFC电解质和阴极材料的可行性。研究的主要内容和结论如下:通过固相法合成了BaCe_0.7Zr_0.1Y_0.2-xZn_xO_3-δ（x=0.05,0.10）电解质,研究了不同的ZnO含量对BZCY7电解质晶体结构以及电导率、热膨胀和致密性的影响,随后以电化学性能和致密性较好的BaCe_0.7Zr_0.1Y_0.1Zn_0.1O_3-δ(BZCYZn_0.1)为电解质,将材料NdBaCo_2/3Fe_2/3Cu_2/3（NBCFC）与BZCYZn_0.1电解质以不同比例复合,构成质子传导的复合阴极材料,其中NBCFC-10BZCYZn_0.1为最佳阴极复合比例。750°C时NBCFC-10BZCYZn_0.1极化阻抗是0.42Ωcm²。当以氢气为燃料时,NiO-BZCYZn_0.1|BZCYZn_0.1|NBCFC-10BZCYZn_0.1单电池可实现238.5 mWcm^-2的输出功率密度,明显高于以NBCFC为阴极的单电池的性能。采用溶胶-凝胶法获得了立方结构的Sr_1.75K_0.25Fe_1.5Mo_0.5O_6-δ（SKFMO）阴极材料,研究结果表明在Sr₂Fe_1.5Mo_0.5O_6-δ（SFM）材料的A位掺杂K⁺使晶体结构更加对称,而且SKFMO提供了更多的氧空位,更有利于质子的传导,该阴极材料与质子导体电解质BaZr_0.4Ce_0.4Y_0.2O_3-δ（BZCY4）具有良好的化学兼容性。SKFMO阴极材料的极化阻抗在干空气下和湿空气下均低于未掺杂的SFM。这表明K在A位部分取代Sr,能够提高电化学活性,以湿氢气为燃料时,单电池NiO-BZCY4/BZCY4/SKFMO可达到361.24 mWcm^-2的输出功率密度,而且通过了长达100 h稳定性测试。