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直接碳固体氧化物燃料电池（DC-SOFC）因具备能量密度高、环境友好、无须贵金属催化剂、全固态结构等显著优点而受到世界各国研究者的关注。本论文的研究内容围绕流延成型法制备的DC-SOFC及其在便携式电源方面的应用而展开:深入探讨了流延成型法制备的Ni-YSZ阳极支撑的DC-SOFC及其YSZ电解质与LSCF阴极之间的问题;制备了一种新型的通过在电解质上打孔实现单电池串联的DC-SOFC电池组;同时,采用水系流延成型法制备了电解质支撑的DC-SOFC,为降低电池的制备成本、消除有机溶剂浆料造成的环境污染问题提供了实验基础。流延成型法作为一种工艺简单、成本低廉、可实现工业化和大规模生产的陶瓷成型工艺,不仅适合用于制备电解质薄膜,还适用于制备电极薄膜。本文采用流延成型法制备了阳极支撑的固体氧化物燃料电池（SOFC）,电解质材料为钇稳定化的氧化锆（YSZ）,阳极为镍和YSZ构成的金属陶瓷（Ni-YSZ）,阴极为LSCF-GDC/LSCF复合材料,同时在阴极与电解质之间制备了YSZ-GDC/GDC双过渡层。分别采用含3 vol.%H2O的加湿氢气和担载5 wt.%Fe的活性炭为燃料,对电池的输出性能及阻抗谱进行测试。采用加湿氢气为燃料的测试结果表明:在800℃下,采用双过渡层电池的开路电压达到1 V,最大功率密度为680 mW×cm-2,相比未改良电池的最大功率密度(372 mW×cm-2)提高了83%。采用活性碳为燃料时,具有双过渡层的电池在850℃时的开路电压达到0.95 V,最大输出功率密度达到429 mW×cm-2,比无双过渡层的电池(225 mW×cm-2)几乎高出1倍。特别是,双过渡层的加入还使直接使用碳燃料的SOFC的燃料利用率提高了33%。虽然阳极支撑的DC-SOFC的功率密度比较高,但是其机械强度以及稳定性远远不如电解质支撑的电池,这极大削弱了阳极支撑DC-SOFC的实际应用价值。为了进一步提升DC-SOFC在实际应用中的可行性,本文采用流延成型法制备了单片平板式电解质支撑的四节串联DC-SOFC电堆。通过Zeta电位和粘度的表征,对YSZ电解质流延成型浆料进行了表征和优化。然后采用优化后的浆料制备带电连接孔的电解质平板,总有效面积为8.8 cm2。以5 g担载5 wt.%Fe的活性炭作为燃料对电堆进行电化学测试,在820℃,其开路电压为3.82 V,输出功率达到了2.2 W。在800℃下,以200 mA的恒定电流放电,在超过3.0 V的电压平台下稳定放电达10.5 h,然后在14 h后电压降为0 V,总放电能量为8.6 W×h。本工作为DC-SOFC在便携式或分布式电源的应用开发提供了理论依据。以上实验中的DC-SOFC都是采用非水系流延成型工艺制备的,虽然该工艺干燥速率快,润湿性能好,生坯质量高,但是其溶剂易燃且成本高。而水系溶剂具有无毒无害、不易燃、易获取、成本低的优点,因此而逐渐取代了非水系流延成型工艺。但水系流延成型工艺用于YSZ电解质制备的研究有限,限制了其应用和发展。为此,本文研究了采用水系流延成型工艺制备YSZ电解质支撑的DC-SOFC。通过采用红外加热装置加快了生坯的干燥速率,缩短了电池的制备周期。同时,通过在电解质浆料中加入4 wt.%Al2O3助烧剂以及控制烧结温度,不仅促进了YSZ电解质的烧结,同时还提高了电池的电化学性能。然后,将含有4 wt.%Al2O3且烧结温度为1450℃的电解质组装成电池,以0.5 g担载Fe（5 wt.%）的活性炭为燃料进行测试,该电池在850℃的开路电压为1.00V,最大功率密度为351 mW×cm-2,在800℃、30 mA的恒电流下持续放电时间长达25.3h,能量密度为0.82 W×h×g-1。