直接碳燃料电池（direct carbon fuel cell,DCFC）起始于一百多年前,它是一种可以将固体碳燃料中的化学能直接转换为电能的装置。与传统的燃煤火力发电方式相比,DCFC具有高效率、低污染、低排放、低噪声的优点。可作为DCFC燃料的碳来源十分广泛,包括活性炭、碳纤维、炭黑、煤炭和生物质等。DCFC的理论效率为100%,而实际效率也可达到80%。具备上述诸多优点的DCFC近年来受到越来越多的关注和研究。本论文首先阐述了DCFC的发展历程、工作原理和优势,并对DCFC的研究现状进行了概括的介绍。然后介绍了本论文中所采用的基于复合电解质的DCFC各部分材料的制备方法和电池片的制备方法,以及DCFC测试系统的构成。本文中所用电解质为Ce_0.8Sm_0.2O_1.9（SDC）和Li₂CO₃-Na)2CO)3共晶盐组成的复合电解质,阴极材料为锂化氧化镍和复合电解质组成的复合阴极。采用氧化镍阳极材料,并通过共压-共烧和丝网印刷方法制备了DCFC的电池片。选用产自我国山西的烟煤和产自宁夏的无烟煤作为DCFC的燃料进行了性能测试。在750 ℃下,以烟煤和无烟煤为燃料的DCFC分别获得了190和164 mW cm-2的输出功率密度。发现煤化程度较低的烟煤具有较高的化学氧化活性,同时也具有较高的电化学氧化活性。将SnO₂作为阳极材料引入了DCFC中,应用甲烷裂解制氢的副产物碳纤维为燃料,进行了电化学测试,并与阳极含NiO的DCFC进行了对比。750 ℃下,阳极中含有SnO₂和NiO的DCFC的功率密度分别达到了193和143 mW cm-2。在DCFC测试条件下,阳极中的SnO₂会被碳纤维或CO还原生成Sn,产生的Sn可通过电化学反应被氧化,于是Sn/SnO₂起到了传导O^2-的作用,这为燃料的转化提供了另外一条途径,因而提高了电池的性能。