进入二十一世纪以来,我们面临巨大的能源资源枯竭以及二氧化碳大量排放所造成的温室效应等问题。对于清洁能源开发和二氧化碳减排的研究受到越来越多的重视,因此新型能量转换技术和装备的研发备受关注。固体氧化物电池（SOC）是一种新型高效的能量转换技术,包括固体氧化物燃料电池（SOFC）和固体氧化物电解池（SOEC）两种互逆的过程,其中SOFC是可以高效地将燃料气体中的化学能转化为电能的装置,而SOEC作为SOFC的逆模式,可以利用富余的电能电解CO2和H2O制备CO和H2燃料气体。因此SOC技术在能源利用中能够起到削峰填谷以调节能量供需平衡的作用。而具有阴阳极对称结构的SOC由于结构简单,制备技术容易而受到越来越多的关注。然而对称结构SOC电池对其电极材料提出了更高的要求,需要电极材料具有良好的电化学可逆性,如作为SOFC阴极材料需要具有良好的氧还原（ORR）性能,而作为阳极材料则要求具有良好的氢氧化（HOR）性能。因此,需要研究开发高效的可逆对称电极材料。目前常用的对称电极主要有基于LaxSr1-xMn O3-δ（LSM）和LaxSr1-xCoyFe1-yO3-δ（LSCF）的钙钛矿材料,LSM电极材料在中低温范围氧离子传导速率较低,而LSCF电极在长时间工作时表面Sr析出导致催化活性降低。因此,本论文基于钙钛矿氧化物材料,开发了高性能的SOC对称电极材料,并对其性能开展了系统深入的研究分析。论文主要研究内容和结果如下:1、利用溶胶凝胶法合成了La0.6Sr0.4Fe0.9Mn0.1O3-δ（LSFM）钙钛矿氧化物粉体并研究了其在对称SOEC中电解CO2的性能。分析了LSFM和Gd0.1Ce0.9O1.95（GDC）在工作模式下的化学相容性。以YSZ为电解质、GDC为阻抗层、LSFM-GDC为电极制备了对称结构的固体氧化物电解池LSFM-GDC|GDC||YSZ||GDC|LSFM-GDC,对其不同气氛下半电池的阻抗谱进行了测试,并进行了全电池电解CO2性能测试。结果表明,该电池具有出色的高温CO2电解性能,在2.0 V的施加电压下,其电流密度可达到1.107A/cm2（800°C）和1.744 A/cm2（850°C）,具有良好的短期稳定性。2、对LSFM简单钙钛矿氧化物进行元素掺杂和金属Ni包覆进行表面改性的研究。合成了[email protected]δ（LSCFM）复合材料,制备了具有Ni@LSCFM||SDC||Ni@LSCFM结构的对称电极SOFC电池,测试了全电池以H2和CH4为燃料工作条件下的电化学性能,探究了电池的长期稳定性。结果表明,单电池在H2气氛下工作时的峰值功率密度为510 m W/cm2（800°C）,在CH4气氛下工作时的峰值功率密度为296 m W/cm2（800°C）,并具有一定的长期稳定性能。3、研究了Sr2MnMoO6-δ（SMM）双钙钛矿氧化物的合成条件及其作为SOFC对称电极的性能,并分析了其在氧化还原气氛下的结构稳定性。利用浸渍法制备了SMM/Ni O-SDC||SDC||Ni O-SDC/SMM对称电极结构的SOFC电池,测试了全电池以湿CH4和湿C2H5OH为燃料工作条件下的电化学性能,分析了全电池长期测试的稳定性和抗积碳性能。结果表明,在湿CH4和C2H5OH燃料中运行时,基于SMM浸渍包覆共合成Ni O-SDC复合对称电极,相应的SOFC峰值功率密度在800°C时达到245m W/cm2（CH4燃料）和183 m W/cm2（C2H5OH燃料）。电池在碳氢燃料中稳定运行超过320 h（在湿C2H5OH中为70 h,在湿CH4中为250 h）而没有可检测到的碳沉积,表明电极具有很好的抗积碳性能。