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该论文围绕中温化和材料这两个主题开展了一系列的研究工作.为了满足中温薄膜型管式固体氧化物燃料电池的研制需要,该论文工作围绕浸涂法制备SOFC的阴极这一简单、低成本的工艺过程展开研究.并系统地研究了阴极的制备、组成以及微结构等方面的问题,为研制和开发中温SOFC关键材料的制备及工艺提供可靠的技术路线.目前,许多研究认为混合电子离子导体LSCF是一种非常有前途的中温SOFC的阴极材料,由于具有较高的氧表面交换系数、高的氧空位浓度以及混合导体属性使得LSCF具有良好的氧催化活性.在第二章里我们采用不同的制备方法制备LSCF-6428粉体并比较了各种方法的优劣:甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成技术方法简单,对于多组分含氧酸盐材料的制备有及突出的优点,制备的粉体颗粒细小而且均匀,在较低的温度下能很好的烧结,得到具有较好的微结构的电池阴极.该章还以GNP法合成的LSCF-6428为阴极,用对称双电极法测量阴极在SDC电解质上的界面阻抗以及复合阴极粉体与电解质粉体的复合阴极的界面阻抗,讨论了烧结温度、初始粉体对阴极界面阻抗的影响,以及复合阴极对界面阻抗的影响.虽然在文献中有众多对LSCF材料优异性能的表述,但是对LSCF阴极长期稳定性能几乎无人涉猎,于是我们对LSCF-6428在SDC电解质上的长期稳定性做了初步的研究工作:结果表明温度为700℃时,阴极与电解质之间的界面阻抗在较短的时间内(大约~1000h)从1.1Ωcm<2>增加到2.7Ωcm<2>,从XRD花样来看经700℃大约1000小时煅烧的LSCF粉体的3强峰的位置发生了漂移((024)的衍射峰漂移+0.12度)表明其单位晶胞尺寸减小,这说明LSCF材料化学计量发生了改变从而导致氧空位浓度以及材料其它一些性质的变化,这可能是导致阴极性能降低的主要原因.从长期稳定性上来看,LSCF并不是与SDC电解质相搭配的最佳的阴极材料,这可能与LSCF材料中Co易于扩散挥发有关.我们需要付出更大的努力来优化以SDC等掺杂氧化饰为电解质的SOFCs的阴极材料,提高其氧催化活性以期能在650℃左右的中温段内获得更好的性能与长期稳定性.由于Co的存在使得LSCF在长期稳定性方面的性能受到影响,人们把目光投向La-Ni-O以及La-Fe-O等钙钛矿型材料中,这其中LSF类材料因其较高的催化活性以及较好的长期稳定性引起研究者们极大的兴趣.在第三章里我们采用GNP法制备LSF阴极粉体,并在YSZ电解质片子上以不同温度烧结制备阴极,在1100℃时烧结阴极晶粒尺寸、孔隙率、颗粒间以及阴极与电解质间结合达到最佳状态.该章中还利用AC阻抗谱对阴极过程进行了初步的研究,讨论了杂质对阴极交流阻抗谱图的可能的影响以及交流阻抗谱技术在研究阴极过程中的局限性.该章制备了以LSF为阴极、YSZ为电解质以及Ni+YSZ为阳极的单电池并对单电池测量了其电池性能,在800℃时单电池最大功率密度为300mW/cm<2>.在测量LSF阴极与SDC和YSZ电解质片子上的界面阻抗时我们发现:在SDC电解质上的界面阻抗要明显小于在YSZ电解质上的界面阻抗(~20倍),这明显涉及了三相界面的本质问题,从我们的数据中难以具体的解释这个现象.为了进一步考查SDC的作用,我们在YSZ电解质片子上添加一层较薄SDC过渡层然后测量其与阴极的界面阻抗,结果表明SDC过渡层大大降低了阴极与电解质之间的界面阻抗(750℃从0.90Ωcm<2>降到0.11Ωcm<2>),这也预示着通过增添过渡层也许可以大幅提高SOFC的电池性能.总之,LSF类材料以其较高的催化活性以及较好的长期稳定性成为目前中温固体氧化物燃料电池最有希望的阴极材料.