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固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种直接将化学能高效地转化为电能的能源转化装置，具有转化效率高、环境友好等优点。针对固体氧化物燃料电池现阶段存在的问题，比如中低温下电池功率低、燃料选择性差、积碳现象和使用寿命短等，对此我们不仅要研发适应在中低温下应用的高性能电池材料，在此基础上电池的制备组装工艺也应得到改进。
钙钛矿型氧化物LaCrO3基掺杂材料与LaCoO3基掺杂材料是具有较高离子-电子电导的阳极材料与阴极材料，对其以萤石结构氧化物CDC(Ce0.8Ca0.2O2)进行复合，得到中温下高电导率、热膨胀性较好和化学性质稳定的固体氧化物燃料电池阳极、阴极材料。作者用差热-热重(TG-DTA)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、程序升温还原(TPR)、程序升温脱附(TPD)、非化学计量值计算与直流四探针等技术对材料的合成过程及性能进行了系统的研究。
1.采用GNP(硝酸甘氨酸法)法合成了复合阳极CDC-LSCMCo(La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5-xCoxO3-δ)。1350℃下烧结5h的阳极材料为粒径在1μm左右单一萤石-钙钛矿结构的粉体。电导率与掺杂Co元素的量成正比，800℃时，CDC-LSCMCo0.15分别在空气与氢气气氛下电导率为10.5S/cm与0.7S/cm。CDC-LSCMCo材料与YSZ电解质的化学相容性较差，而CDC-LSCMCo70与LSGM(La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ)电解质材料在1200℃电池制备温度下具有很好的热与化学相容性。
2.采用GNP法合成复合阴极CDC-LSCF(La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ)。1100℃下烧结5h的阴极材料，颗粒较细，平均粒径为1μm左右。材料中氧的非化学计量值随烧结温度增高而增大。CDC-LSCF70的电导率在700℃温度下最高为120S/cm。CDC-LSCF材料在1200℃下与YSZ的化学相容性较差，而与LSGM的化学相容性较好。氧的解吸结果表明结构中存在着表面吸附氧、氧空位吸附氧以及晶格氧三种氧物种氧。
3.改进电池组件的薄膜制备工艺，以制备电极支撑的SOFC，分别用匀胶法与射频磁控溅射法制备致密电解质薄膜。匀胶法中在确定匀胶时间与速率等因的情况下，使用质量百分含量小于等于3%的乙基纤维素作为粘结剂、5%左右的松油醇作为调和剂、无水乙醇作为溶剂，所得电解质膜1450℃下烧结8小时，能够得到质量较好的厚度在30μm的电解质层；射频磁控溅射法中，确定溅射功率为0.62Wcm-2，Ar气氛压强为5Pa、基底温度为200℃时，可得到表面平整、无裂缝，厚度在600nm左右，良好粘附性的致密LSGM电解质膜。
本文的创新点在于采用GNP合成萤石-钙钛矿复合结构的CDC-LSCMCo阳极材料和CDC-LSCF阴极材料，较传统固相合成方法烧结温度更低；在中温下，材料电化学、热膨胀性较传统阳极材料(LSCM、LSCMCo、LSCM-CDC)与传统阴极材料(LSCF、LSM)更佳。
匀胶成膜法与射频磁控溅射法制备电解质层较为平整、均匀，具有较好的粘附性与致密性。匀胶成膜法制备电极层为多孔结构，空隙均匀。匀胶成膜法与磁控溅射法较传统的薄膜制备方法具有方便、高效、成膜质量好与适合大规模生产等优势，是有效用于SOFC的制备。