随着地球能源的日益枯竭,新能源的开发和利用已经迫在眉睫,固体氧化物燃料电池以其绿色、无污染的特点,赢得了人们的广泛关注。随着固体氧化物燃料电池的发展,三层结构的燃料电池的弊端逐渐显示出来,如电池层与层之间的热膨胀系数需要完美的匹配,燃料电池工作温度过高对环境要求比较苛刻,电池的制作成本高,不能实现商业化应用等,这些问题严重的限制了燃料电池的发展。为解决固体氧化物燃料电池现存的一些问题,突破传统固体氧化物燃料电池的应用限制,一种新型结构的燃料电池应运而生,称为无电解质隔膜层燃料电池。此电池没有传统意义上的电解质层,只有一层中心隔膜层材料作为燃料电池的主体,中心隔膜层材料是由半导体-离子复合材料组成的。因此中心隔膜层材料的选择是影响燃料电池电性能的主要因素。本文将围绕不同的半导体材料与同一种离子材料复合,来探究不同半导体类型材料对燃料电池电性能的影响。主要研究内容如下:1.本文将Ce_0.9Gd_0.1O_2-δ-Na₂CO₃（NGDC）材料作为基体材料,在此基础上复合La_0.3Sr_0.7Fe_0.7Ti_0.3O_3-δ（LSTF）半导体材料,形成离子-半导体隔膜层。通过XRD技术和扫描电子显微镜,对NGDC-LSTF复合材料进行物相结构,粉体粒径的表征。采用电化学阻抗谱法探究复合材料的电导率变化规律。将NGDC-LSTF复合材料制成无电解质隔膜层燃料电池,对其电性能进行探究。实验表明,NGDC-LSTF复合材料之间没有化学反应产生,复合材料的电导率与燃料电池电性能有着直接联系。无电解质隔膜层燃料电池在中低温范围内具有较高的电性能。其中,当LSTF材料质量百分比为50%时,在600℃温度下,NGDC-LSTF复合隔膜层燃料电池的开路电压为0.8 V,电池的输出功率能够达到654 mW·cm^-2。2.将NdBa_0.5Sr_0.5Cu₂O_5+δ（NBSCu）半导体材料与Ce_0.9Gd_0.1O_2-δ-Na₂CO₃（NGDC）材料复合,形成离子-半导体隔膜层。实验采用XRD技术,扫描电子显微镜,电化学阻抗谱对NGDC-NBSCu复合材料的物相结构,粉体粒径,电化学性能进行探究。将复合后的材料制成无电解质隔膜层燃料电池,并对燃料电池电性能进行测试。测试结果显示,NGDC-NBSCu复合材料电化学性能高于NGDC-LSTF复合材料,因此由NGDC-NBSCu复合材料制得的无电解质隔膜层燃料电池的电性能更好。当NBSCu材料占比为20%时,NGDC-NBSCu复合隔膜燃料电池的电性能最佳,在600℃时燃料电池的开路电压为1.0 V,输出功率达到726 mW·cm^-2且燃料电池电性能能够稳定输出。