近年来,由于人们对于可持续能源的迫切需求,燃料电池技术引起人们的巨大关注。作为燃料电池的一种典型类别,固体氧化物燃料电池(SOFC)由于其清洁、高效以及优异的燃料灵活性等显著优势而受到越来越多人的关注,然而,氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)作为一种最典型的电解质材料,需要高温(800 ℃以上)才能达到足够高的离子电导率,决定了基于YSZ的SOFC需要在800 ℃以上的操作温度才能有较好的功率输出,由此产生的制造成本和技术复杂问题一直制约着SOFC的发展。研究和开发新的在中低温区具有高离子电导率的电解质材料、把电解质薄膜化是降低SOFC工作温度的两种有效途径。掺杂氧化铈与YSZ相比,在中低温区具有更高的离子电导率,因此本文围绕镧镨共掺杂氧化铈(LCP)电解质材料,对这类材料在固体氧化物燃料电池中的应用展开研究。(1)使用硅酸钠作为粘结剂在镍钴铝锂氧化物(NCAL)陶瓷衬底上制备LCP和镧锶钴铁氧化物(LSCF)混合物薄膜,利用XRD、SEM、EDS和EIS等技术对LSCF和LCP薄膜的微观结构、形貌和电化学性能进行表征和研究。实验发现,600℃烧结的薄膜具有良好的致密性能,以此制备的薄膜电池期间在575℃时达到1.04V开路电压(OCV)和545 mW/cm2最大功率输出的良好电化学性能。这些发现表明,硅酸钠是用于制备SOFC的致密薄膜的有效粘合剂。而且,基于硅酸钠的制备技术避免了脱胶和高温烧结等工序,大大简化了薄膜燃料电池的制备过程,促进了燃料电池的商品化。(2)近年来研究表明,把离子导体与半导体复合能极大的提高其离子电导率,在实现固体氧化物燃料电池的低温操作方面表现出了巨大的潜力,与纯离子型电解质LCP制备的燃料电池相比,其功率密度在550℃时显著增强。如:使用氧化锌(ZnO)与LCP混合电解质材料制备的单电池在550℃时获得了 1.1V的开路电压和1150 mW/cm2的输出功率。通过向离子型电解质中引入半导体可增强电池的性能。(3)将半导体In2O3与离子导体LCP复合制备成新型复合电解质应用于燃料电池中。通过电池性能和电化学阻的研究,表明向离子型电解质中引入半导体可以提升电池性能。通过对不同组分性能分析发现在合适组分,发现比分对电池的性能有和大的影响,电池的性能在最佳比分的条件下,550℃时和达到730mW/cm2。本文的研究主要是基于LCP电解质的SOFC研究,通过使用薄膜技术和向其中加入半导体,对其器件进行优化,着力提升器件性能。为固体氧化物燃料电池的发展提供进一步的实验和理论支持,促进固体氧化物燃料电池商业化发展。