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近年来固体氧化物燃料电池因具有能量装换效率高，环境友好，原料来源广泛等优点引起了大家的广泛关注。但是传统的固体氧化物燃料电池(SOFC)由于过高的操作温度(800-1000℃)带来了一系列问题，如电极烧结，电极与电解质之间的扩散与反应、密封困难等，所以发展中低温(600-800℃)固体氧化物燃料电池成为趋势。操作温度的降低使电池总成本降低，电池的使用寿命极大地增加，整个体系的安全性增加。但是随着温度的降低也产生了许多问题，如阴极材料的极化过电位增加，阴极材料的界面电阻和极化电阻增加。因此开发新型的中温固体氧化物燃料电池阴极材料就成为研发的关键。
本文通过固相-抗坏血酸还原相结合法及模板法分别合成了新型复合阴极材料Pr2O2SO4-Ag和不同元素掺杂的(Pr1-xMx)2O2SO4(M=Sr,Ce，Mg)材料，并对其晶体结构、电导率及电化学性能进行了研究。
本文通过固相-抗坏血酸还原相结合法合成的Pr2O2SO4-Ag复合阴极材料，与电解质SSZ具有较好的相容性。SEM测试结果表明，在x=20时所得的Ag粉粒径较小，且与Pr2O2SO4样品混合均匀，其表现出良好的化学性能。单电池测试结果显示，该复合材料制备的单电池在750、700℃的最大功率密度分别为42、22mW/cm2。
本文通过对模板法合成的不同元素掺杂的(Pr1-xMx)2O2SO4(M=Sr,Ce，Mg)材料进行了研究，并通过XRD、SEM等对材料的结构、形貌及电导率进行了研究。结果表明，在x≤0.1，Sr、Mg掺杂的样品XRD图显示都为纯相，没有其它杂峰，而Ce掺杂的样品检测到CeO2杂相存在。(Pr1-xSrx)2O2SO4晶体的形貌呈纳米片状，片状颗粒相互堆积形成许多气孔，在x=0.03时，颗粒尺寸最小且气孔最多。电导率的测试结果显示，(Pr0.97Sr0.03)2O2SO4电导率最大。利用第一性原理计算Sr掺杂前后材料的电子态密度，结果发现Sr掺杂的样品改变了Pr2O2SO4费米面附近的电子态密度的分布，改善了Pr2O2SO4的电子导电性。