固体氧化物燃料电池(SOFCs)可以直接将化学能转化成电能，具有结构简单、转化效率高等优点。SOFCs的中低温化可以进一步提高电池的使用寿命的运行稳定性，扩大材料选择范围，推进SOFCs的产业化和实用化进程，质子导体基SOFCs是降低操作温度的有效途径之一，因而近年来受到越来越多的关注。本论文围绕质子导体基SOFCs的关键材料，即高温质子导体材料的研究和高性能复合阴极材料的开发等进行了研究工作。　　第一章为研究工作的内容综述，主要从固体氧化物燃料电池的基本概念、分类和研究趋势，质子导体基SOFCs的结构与原理，质子导体基SOFCs的关键材料-电解质材料，电极材料和制备方法等方面进行了简单介绍。　　第二章主要研究了Sm和Y元素的掺杂，对铈酸钡基高温质子导体材料在质子电导率，烧结活性等方面的影响。使用柠檬酸盐-硝酸盐法制备了BaCe0.8SmxY0.2-xO3-δ(x=0，0.05，0.1，0.15，0.2)系列粉体材料。通过对在不同气氛和温度下的电导率进行表征，并对经过高温烧结后的块材截面分析以研究各样品烧结活性的区别。相比较于Y，Sm可以明显改善铈酸钡的烧结活性，但不利于质子的传导。BaCe0.8SmxY0.2-xO3-δ的电导率主要受质子迁移率和晶界密度的影响，适量的Sm含量减少了晶界体积，同时没有较大程度地降低质子迁移率，最终使BaCeO.8Sm0.1Y0.1O3-δ具有最高的质子电导率。基于BaCe0.8Sm0.1Y0.1O3-δ电解质的单电池也表现出了优秀而稳定的功率输出性能，在650℃时，最高功率密度分别可达0.60 W cm-2，并在输出电压为0.7V的条件下仍有0.49 W cm-2。结果表明，说明掺杂的铈酸钡仍然是中低温SOFCs电解质材料的选择之一。　　第三章研究了稳定的铈酸钡-锆酸钡固溶体质子导体材料，采用Y和Yb作为掺杂元素，详细研究了BaCe0.5Zr0.3Y0.2-xYbxO3-δ系列质子导体的各方面性能。Y相对Yb而言可以提供更高的质子电导率，BaZr0.3Ce0.5Y0.2O3-δ也具有该系列最高的电导率，700℃时电导率约0.01 S cm-1，并被用做SOFCs的电解质材料。本章工作制备的单电池的性能甚至要高于某些以BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ为电解质材料的电池性能，而且由于Zr含量的提高，使电解质薄膜的化学稳定性进一步提高，经过空气、3％二氧化碳、100％二氧化碳气氛处理后，均没有明显反应，单电池也经受了短期放电性能测试。所有结果表明，BaZr0.3Ce0.5Y0.2O3-δ是一种有希望的中低温SOFCs电解质材料。　　第四章研究了一款不导质子的Pr0.6Sr0.4Cu0.2Fe0.8O3-δ-Ce0.8Sm0.2O2-δ复合阴极材料，并应用在性能良好而稳定的BaZr0.3Ce0.5Y0.2O3-δ质子导体基SOFCs上。经过结构优化的单电池输出了较高的性能(417 mW cm-2，650℃)，高于大部分不含钴的阴极材料性能。结果显示PSCF-SDC是一款在质子导体基SOFCs上很有前景的阴极材料。　　第五章对本论文的工作进行了总结，并对质子导体基固体氧化物燃料电池将来的研究工作做出个人的展望。