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固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种清洁、高效的能量转化装置，它利用燃料和氧化剂的直接电化学反应产生电能。SOFC关键材料的性能优劣很大程度上决定了SOFC的整体性能。本文制备了Ce0.8Sm0.2O2-δ-La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(SDC-LSGM)复合电解质材料，并研究了在阴极与复合电解质SDC-LSGM之间加入一层SDC电解质层对阴极性能的影响。设计了A位缺位的ABO3型(Gd0.8Sr0.2)1-xCoO3-δ(0≤χ≤0.1)系列阴极材料，并对该阴极材料的各项性能进行了研究。
采用甘氨酸-硝酸盐法制备了SDC和LSGM电解质粉体，并采用共燃烧法制备了SDC-LSGM复合电解质。通过XRD和SEM分析了SDC-LSGM复合电解质的化学相容性和微观结构，SDC与LSGM在1400℃下焙烧6h后并未生成明显的杂相，且结构致密，适合用作固体氧化物燃料电池的电解质。采用直流四电极法对SDC、LSGM和SDC-LSGM的电导率进行了测量，结果表明在整个测试温度区间SDC-LSGM复合电解质的电导率都高于本论文中制备的SDC电解质的电导率。研究了以GSC(Gd0.8Sr0.2CoO3-δ)为阴极，SDC-LSGM为电解质支撑的对称电池，其极化电阻在750℃时为0.349Ω·cm2。
设计了以SDC-LSGM复合电解质为支撑的，以SDC夹层，分别以GSC和LSM(La0.8Sr0.2MnO3)为阴极的对称电池。研究发现SDC夹层的存在降低了电极的极化电阻。750℃条件下，加入SDC夹层后，以GSC为阴极的对称电池的极化电阻由0.349Ω·cm2降低至0.230Ω·cm2，以LSM为阴极的对称电池的极化电阻由5.083Ω·cm2降低至3.085Ω·cm2。
采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备了(Gd0.8Sr0.2)1-xCoO3-δ(0≤x≤0.1)系列阴极粉体。XRD图谱表明900℃焙烧4小时后的(Gd0.8Sr0.2)1-xCoO3-δ(0≤x≤0.1)系列阴极均形成了完整的钙钛矿结构。采用直流四电极法测量了(Gd0.8Sr0.2)1-xCoO3-δ(0≤x≤0.1)烧结体的电导率，结果显示(Gd0.8Sr0.2)1-xCoO3-δ(0≤x≤0.1)的电子传导符合小极化子导电机理，其中(Gd0.8Sr0.2)0.96CoO3-δ(GSC0.96)在中高温区间具有最佳导电性能，800℃时电导率为465.057S·cm-1。
按质量比6∶4制备了(Gd0.8Sr0.2)1-xCoO3-δ-SDC复合阴极，以(Gd0.8Sr0.2)1-xCoO3-δ-SDC为阴极，SDC-LSGM为电解质制备了对称电池。交流阻抗谱表明适量的A位缺位可改善ABO3型的Gd0.8Sr0.2CoO3-δ阴极材料的氧催化活性，其中GSC0.96-SDC极化电阻在750℃时为0.094Ω.cm2。XRD分析显示GSC0.96与SDC粉体在1100℃烧结2小时后并无新相产生。SEM图显示GSC0.96-SDC具有疏松的多孔结构，孔隙率高于30％，符合SOFC阴极材料的要求。GSC0.96-SDC复合阴极的欧姆电阻和极化电阻均随温度的升高而减小，随着温度从600℃升高至750℃，极化电阻由3.430Ω·cm2降至0.094Ω·cm2，欧姆电阻由4.506Ω·cm2降低至1.256Ω·cm2。