固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cells,SOFCs）是一种将燃料的化学能直接转化为电能的能量转化装置,具有能量转化效率高、燃料适应性强、污染低等优点,是21世纪最有发展前景的能源转换装置之一。由于传统Ni基金属陶瓷阳极以碳氢化合物为燃料时,阳极表面会有碳沉积和硫中毒。对称固体氧化物燃料电池（Symmetrical Solid Oxide Fuel Cells,SSOFCs）通过转换气路可将阳极表面积碳和硫化物排出受到广泛的关注,本文采用SSOFC构型的思路,探究适合用于SSOFC的电极材料,主要内容如下:本文首先设计并表征了钙钛矿型材料Sr₂Fe_1.5Mo_0.5O_6-δ-Gd_0.1Ce_0.9O_1.95（SFM-GDC）对称电极及其电化学性能。利用X射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对氧化还原处理的SFM样品进行表征,揭示出良好的结构稳定性。同时,X射线光电子能谱（XPS）分析表明,还原处理后样品中Mo⁵⁺/Mo⁶⁺和Fe²⁺/Fe³⁺电子对数量明显增加。针对SFM离子电导低而导致的电极反应三相界面变短的问题,我们掺入一定比例的Gd_0.1Ce_0.9O_1.95（GDC）来提高离子电导率,制备出以SFM-GDC为对称电极,GDC为缓冲层,YSZ电解质支持的SSOFC,750℃时最大输出功率为191.3 mW·cm^-2。随后探究了SFM-GDC作为可逆性固体氧化物电池电极材料的可行性。最后,利用弛豫时间分布函数（DRT）进一步分析了SFM-GDC阻抗行为,在SOFC模式下存在两个极化峰（P1,P2）,而在SOEC模式下会出现新的极化峰（P3）。研究了Ni掺杂Sr₂Fe_1.5Mo_0.5O_6-δ（SFNM）材料的晶体结构、电导率以及电化学性能的影响。Ni掺杂影响了Fe³⁺+Mo⁵⁺?Fe²⁺+Mo⁶⁺的电荷平衡和离子价态,提高材料的电导率和催化活性。并以SFNM-GDC作为对称电极,SFNM-GDC燃料极部分Ni被还原,形成了准对称固体氧化物燃料电池（Quasi-symmetric Solid Oxide Fuel Cells）结构。750℃时,对称电池的最大功率密度为226 mW·cm^-2,相应温度下的极化阻抗（R_p）为0.299Ω·cm²,比SFM-GDC的性能有了较大的提升,说明SFNM-GDC燃料极中纳米颗粒Ni增强催化作用,加快电极反应速率。探究了La₂NiO_4+δ（LNO）和La₂Ni_0.9Fe_0.1O_4+δ（LNF）等Ruddlesden-Popper（R-P）型层状氧化物材料为对称电极及其电化学性能。表征了LNO和LNF在氧化还原气氛下的稳定性、电导率和热膨胀性,同时分别以LNO和LNF为对称电极,构建YSZ电解质支撑的对称电池,研究LNO和LNF作为SSOFC电极材料的可行性。LNO和LNF在氢气气氛下并不稳定,LNO燃料极还原分解成Ni和La₂O₃生成,LNF燃料极则被还原分解成Ni-Fe合金和La₂O₃,构成了准对称固体氧化物燃料电池（Quasi-symmetric Solid Oxide Fuel Cells）结构。LNO和LNF准对称电池在750℃时的最大功率密度分别为160.9 mW·cm^-2和106.5 mW·cm^-2,实验结果表明准对称电池燃料极中镧系氧化物自身具有催化作用,同时Ni-Fe合金可能降低燃料极的催化活性。