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微管式固体氧化物燃料电池(Micro Tubular Solid Oxide Fuel Cell, MT-SOFC)是指直径小于2mm的固体氧化物燃料电池,具有功率密度高,启动速度快,抗热震性能好且便于移动携带等优点。本文通过相转化纺丝-烧结技术制备了具有不对称孔结构的YSZ(8mol%氧化钇稳定的氧化锆)和Ni-YSZ中空纤维膜。通过控制纺丝工艺参数,优化了膜的微结构。利用真空浸渍和涂覆方法分别制得基于非对称孔结构YSZ和Ni-YSZ中空纤维膜的MT-SOFC,并研究了电池的结构特性、机械特性以及电化学性能。通过相转化纺丝-烧结技术一步制备出内表面多孔、外表面致密的非对称孔结构YSZ中空纤维电解质膜。其致密层可作为固体氧化物燃料电池的电解质,通过真空浸渍方法在多孔内表面引入镍源,从而形成Ni-YSZ复合阳极。在YSZ中空纤维膜的外表面涂覆-烧结一层Lao.8Sr0.2Mn03-δ (LSM)阴极膜,并通过银丝与银胶引出电流,组装成MT-SOFC。同样,通过相转化纺丝-烧结技术制备了具有非对称结构的Ni-YSZ阳极中空纤维膜,考察了不同芯液组成对阳极微观结构和性能的影响。通过提拉涂覆技术在阳极中空纤维膜外表面依次涂覆均匀的YSZ电解质膜和LSM阴极膜,经700℃氢气还原4h后,组装成MT-SOFC单电池。电池和膜材料的微结构通过扫描电镜表征,力学性能用万能力学试验机测试。电池的电化学特性通过数字源表测试,在800℃下,分别以氧气为氧化剂,氢气为燃料,测试了MT-SOFC开路电压和输出功率。结果表明,当芯液为乙醇-NMP(3：7),烧结温度为1450℃时,可获得一种具有放射形指状孔结构的非对称YSZ中空纤维膜,其抗弯强度可达117MPa,气体渗透通量为3.8×10-7mol·Pa-1·m-2·s-1,孔隙率超过40%。浸渍10次硝酸镍后,阳极氧化镍含量可达42wt%,电导率达728.2S·cm-1,孔隙率为31.2%。随着浸渍次数的增加,基于YSZ中空纤维膜的MT-SOFC开路电压与输出功率均随之升高,浸渍10次制得的单电池开路电压为1.15V,输出功率密度为180mW·cm-2而随着芯液中NMP的增加,基于Ni-YSZ中空纤维膜的MT-SOFC开路电压减小但输出电流密度升高,其中,芯液组成为30%乙醇-70%NMP的单电池开路电压为0.88V,输出功率密度达331mW·cm-2。