火焰燃料电池是一种同时利用火焰产生的热量和燃料进行发电的一种固体氧化物燃料电池，具有热电耦合的功能，它结构简单，燃料多样化，启动迅速。本文重点通过多种表征手段对火焰燃料电池的阴极以及阳极催化层进行了研究并进而对火焰电池进行了初步测试，在此基础之上初步研究了火焰燃料电池工作机理。　　 一、火焰燃料电池复合阴极的研究　　 主要考察了火焰燃料电池Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)+Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)(质量比70:30)复合阴极的性质与性能，首先机械混合使得SDC粉体颗粒黏附于BSCF颗粒上，进一步通过X射线粉末衍射仪(XRD)、电子扫描电镜(SEM)和氧程序升温脱附(O2-TPD)等表征手段发现，在900℃烧结温度下发现BSCF和SDC之间的相反应可以忽略，在1000℃时相反应只是有限的发生在BSCF和SDC接触的表面，而在温度≥1050℃时相反应发生在整个阴极，生成的新相为钙钛矿(Ba，Sr，Sm，Ce)(Co，Fe)O3-δ。由于部分相反应起到了扩大阴极表面的功能，使得1000℃烧结的BSCF+SDC复合阴极的ASRs比纯的BSCF阴极性能(0.099Ω·cm2)还要好，在600℃只有0.064Ω·cm2。采用双室固体氧化物燃料电池进行表征发现，采用1000℃烧结的BSCF+SDC复合阴极在600℃和500℃时其最大功率密度分别达到了1050 mW·cm-2和382 mW·cm-2。　　 二、火焰燃料电池催化层的制备与应用　　 通过原位生成的NiO作为模板剂，采用甘氨酸硝酸盐方法(GNP)制备了中孔Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)粉体，并通过双室固体氧化物燃料电池对其催化效果进行表征。实验中发现不同的NiO添加比例对SDC粉体晶粒尺寸以及组织结构有着显著的影响。当NiO/SDC质量比为9时，制备的SDC粉体(700℃，3h)展现出了中孔材料的性质且孔分布范围较窄，比表面积和孔体积分别达到了77 m2·g-1和0.2276 cm3·g-1。研究结果同时表明以中孔SDC粉体作为催化层的材料并没有阻碍气体的扩散。采用Ru/SDC为催化层时，以甲烷为燃料的电池性能在650℃达到了462 mW·cm-2。　　 三、火焰燃料电池性能的初步研究　　 主要通过以酒精为燃料进行了火焰燃料电池的性能测试。通过检测发现酒精火焰的温度在500-830℃之间，且在火焰燃烧的过程中有较多的氢气和一氧化碳产生。电池和火焰的相对位置对电池的性能和电池的温度有着显著的影响，通过研究发现在内焰的性能最好。通过在电解质支撑型燃料电池阳极负载Ru/SDC催化层后，电池性能显著提高，达到了200 mW·cm-2，且阳极的抗积碳性能也得到了大幅提高。同时通过采用引入外部气体的办法大大提高了了电池性能，当采用在阳极通入30 ml·min-1[STP]氢气和在阴极通入30 ml·min-1[STP]氧气后，电池性能达到了382 mW·cm-2。