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燃料电池是一类将化学能直接转化为电能的装置，具有高效、环境友好等优点，是21世纪各国竞相发展的新型能源。固体氧化物燃料电池（SOFC）是由致密的电解质和多孔性电极组成的三明治结构，被认为是最有效的多功能发电系统，尤其适用于分散电站，已引起人们的广泛关注。传统的SOFC采用YSZ作电解质，工作温度在800oC以上。如此高的工作温度会带来一系列严重问题，如制作成本增加、密封困难以及电极和电解质的界面反应等。若将工作温度降至500800oC中温范围，不仅可以扩展材料的选择性，有效地降低生产成本，还可以改进SOFC系统的稳定性和可靠性。为发展中温固体氧化物燃料电池（IT-SOFC），目前有两种较好的方法。一是选用中温范围内具有较高电导率的固体电解质材料，二是将电解质薄膜化。电解质的薄膜化能显著降低IT-SOFC的内阻，减少IT-SOFC的能量损失。但随着SOFC工作温度从高温降至中温，电极极化电阻迅速增大，成为限制电池性能的主要因素。因此，IT-SOFC的阴极材料一直是研究的重点之一。基于上述原因，本论文着重对质子导体薄膜中温固体氧化物燃料电池进行了探索。主要研究及成果如下：采用固相法和硝酸盐-柠檬酸法制备无钴钙钛矿型系列样品La0.6Sr0.4Fe1-xCrxO3-α（0≤x≤0.3）。用交流阻抗谱法测试了在300800oC下系列样品空气中的电导率以及典型样品La0.6Sr0.4Fe0.9Cr0.1O3-α（LSFC10）在氧气和氩气中的电导率。采用简易的浆料旋涂方法，在多孔性复合阳极Ni-BZCY支撑体上制备质子导电BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-β（BZCY）薄膜，在BZCY上制备多孔性LSFC10阴极膜，分别以H2和O2为燃料和氧化剂，组装成SOFC单电池：H2, Ni-BZCY|BZCY|LSFC10, O2。测定了燃料电池在600700oC下的性能。典型陶瓷样品LSFC10与电解质材料BZCY化学相容性良好，电导率随温度升高先升后降，在550oC下氧气气氛中电导率达到138S cm-1。燃料电池的功率密度随温度升高而增大，在700oC时最大输出功率密度达到412mW cm-2，电极极化阻抗很小，仅为0.19cm2。在本研究中，采用硝酸盐-柠檬酸法首次制备了新型无钴双钙钛矿结构系列阴极材料NdBaFe2-yNiyO5+δ（0≤y≤0.3），用交流阻抗谱法测试了系列样品在300800oC下空气中的电导率。结果表明，NdBaFe2-yNiyO5+δ是离子-电子混合导体（MIEC）。系列样品中，NdBaFe1.8Ni0.2O5+δ（NBFNi20）具有最高电导率，在550oC下空气气氛中达到145S cm-1，与电解质BZCY化学相容性良好。利用简易、低成本的浆料旋涂法及随后的热处理在NiO-BZCY阳极支撑体上成功制备致密、均一的BZCY固体电解质薄膜，在其上面制备多孔性NBFNi20-BZCY复合阴极，分别以H2和O2为燃料和氧化剂，组装成的SOFC单电池在700oC下功率密度达到490mW cm-2，电极极化阻抗很低，仅为0.15cm2。上述结果表明，钙钛矿结构LSFC10和双钙钛矿结构NBFNi20均为很有潜力的IT-SOFC阴极材料。