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固体氧化物燃料电池因具有高效、低污染等优点引起了世界范围内的广泛关注，阴极材料是固体氧化物燃料电池中极其重要的组成部分。本文采用钙钛矿氧化物GdxSr1-xCoO3-δ（x=0.9～0.5）作为阴极材料，将其与电解质Ce0.8Sm0.2O1.9（SDC）和CO3O4组成GSC-SDC和GSC-SDC-Co3O4一系列复合阴极，并对其相关性能进行了研究。
采用甘氨酸-硝酸盐燃烧（CNP）法合成了GdxSr1-xCoO3-δ（x=0.9～0.5）以及SDC，XRD图谱表明GdxSr1-xCoO3-δ（x=0.9～0.5）在900℃烧结4h后已经形成立方钙钛矿相，而SDC在700℃焙烧4h后形成立方萤石相。采用直流四电极法对GdxSr1-xCoO3-δ（x=0.9～0.5）和SDC烧结体的电导率进行了测量，GdxSr1-xCoO3-δ（x=0.9～0.5）的电子传导符合小极化子导电机理，其中Gd0.8Sr0.2CoO3-δ（GSC）在中高温区间拥有最高的电导率，850。c时电导率达到了373S-cm-1；而SDC在测试温度区间内的电导活化能为0.62eV，在750℃的电导率为0.0742S·cm-1。
将GSC与SDC以不同的质量比混合制备成复合阴极，通过GSC-SDC生坯的烧结曲线得出1100℃是复合阴极的最佳烧结温度，从烧结体的SEM图可以看出GSC和SDC晶粒都得到了良好的生长，平均颗粒大小为10μm，并且显示出了多孔结构。在30-1000℃温度范围内，GSC与SDC的热膨胀系数分别为23.1×10-6K-1和11.2×10-6K-1，而在GSC中分别加入20％和50％质量比的SDC后，复合阴极的热膨胀系数分别降为19.5×10-6K-1和13.4x10-6K-1，改善了阴极与电解质热膨胀系数不匹配的问题。以GSC-SDC为阴极，SDC为电解质制备了半电池，半电池的交流阻抗谱表明随着SDC在阴极中质量比的提高，阻抗谱中低频半圆逐渐变小，高频的半圆逐渐占据着主要地位，意味着此时的电极控制步骤为氧离子由电极向电解质传输的过程，GS64半电池具有最小的极化电阻，其在750℃时的极化电阻为0.289Ω·cm2。随着测试温度的降低，极化电阻也逐渐增加，此时低频弧占据着主导地位，主要的速率控制步骤与氧扩散过程有关。
本文设计了NiO-SDC｜SDC｜GSC-SDC和NiO-SDC｜SDC｜GSC-SDC-Co3O4两种不同阴极的单电池。以H2为燃料，测试了单电池在600～750℃下的电性能和开路条件下的阻抗。结果表明：在以GSC-SDC为阴极的单电池中，随着阴极中SDC的含量的增大，单电池的电性能也随之提高，当GSC与SDC的质量比为6:4时，此时单电池性能达到了最优，750℃时的最高功率密度为330mW/cm2，极化电阻为0.195Ω·cm2；在以GSC-SDC-Co3O4为阴极的单电池中，GSC和SDC的质量比固定为6:4，而随着阴极中Co2O4含量的增大，单电池的电性能又能得到进一步的提高，在所测样品中，当阴极组成是GSC-SDC和Co3O4的质量比为7:3时，电池电性能的达到最优，其在750℃时的最大功率密度为518mW/cm2，极化阻抗为0.0％Ω·cm2，并且在放电电流为1.2A/cm2时的过电位为0.075V，但当Co3O4的含量进一步增大时，电池性能则出现了下降。