固体氧化物燃料电池（SOFC）作为一种直接将燃料的化学能转换为电能的高效电化学装置,目前需要解决的几个主要问题为:（1）降低固体氧化物燃料电池的制备与工作温度;（2）解决电池以碳基燃料为反应气运行时阳极积碳问题;（3）开发性能更加优异的新型电极材料以满足电池更加苛刻的运行条件。在本论文中,针对上述问题,我们将分别对SOFC的低温化烧结技术和相应产生的阳极抗积碳能力以及开发一种新型的阳极材料进行了系统的研究。第一部分,在本部分工作中,首先,我们证明了适量的CuO作为烧结助剂可以成功地将常规微米级NiO-YSZ(钇稳定的氧化锆（Y₂O₃）_0.08（ZrO₂）_0.92)阳极的共烧温度从大约1400℃降低至仅1100℃。其次,综合评估了含CuO的复合阳极材料的机械强度（低温烧结能力）与YSZ电解质致密化之间的定量构效关系。在1100℃烧结的8%CuO-和10%CuO-52NiO-40YSZ阳极与在1400℃烧结的NiO-YSZ阳极长条样品具有相当的机械强度。其次,以甲烷气为燃料气,对电池的抗积碳能力进行长期稳定性测试。我们发现,添加适量CuO制备的电池在800℃分别以氢气和甲烷气为燃料气的最大输出功率密度达到了524 mW cm^-2和345 mW cm^-2。通过综合评估,8%CuO-52NiO-40YSZ（8%CuO-NiO-YSZ）复合材料用作阳极支撑体时具有优异的低温烧结能力、高机械强度、最佳的功率输出和具有优异的抗积碳性能。第二部分,开发了一种具有H⁺/O^2-/e^-共传导机制的高效中温SOFCs催化剂,本工作通过对La₂Ce₂O₇进行改性,在提升其固有质子导电性能的基础上,通过引入高效的电子、氧离子导电,构筑H⁺/O^2-/e^-三载流子共传输机制,用作SOFCs阳极催化层,达到提升对燃料催化能力的目的。首先证明了La₂CePrO₇的晶体结构类型以及内部离子价态。其次,对于La₂CePrO₇材料H⁺/O^2-/e^-电导率进行评估。在空气和H₂气氛下,以直流四端法测试La₂CePrO₇在不同温度下的总电导率。假定La₂CePrO₇为纯离子导体,理论计算N₂/Ag|La₂CePrO₇|Ag/空气电池的开路电压随温度的变化关系;组装上述模型电池,测试在不同温度下其实际开路电压,并与理论计算值相比较,得到电子与离子迁移率的比例。加之四端法测量的总电导率,从而计算得出La₂CePrO₇在不同温度下的电子电导率。再对氧离子/质子(O^2-/H⁺)透过率进行评估,基于气体分离技术,制备La₂CePrO₇致密陶瓷片,分别在O2、H2下测试透氧量及透氢量,论证其O^2-、H⁺透过率,辅证O^2-、H⁺传输;基于电化学阻抗谱技术,对La₂CePrO₇陶瓷片组装对称半电池,测试在不同的水分压下的电阻变化量,论证水蒸气对材料H⁺电导率的影响。最终,对材料的催化性能进行评估,并将材料成功应用在了固体氧化物燃料电池中,以氢气为燃料气在800℃时其最大功率密度达到了686 mW cm^-2。