固体氧化物燃料电池具有能量转化效率高,不受卡诺循环限制,对环境友好等优点,是21世纪首选的洁净、高效的新能源技术。相比氧离子传导固体氧化物燃料电池（O-SOFC）,水在质子传导固体氧化物电池（H-SOFC）阴极生成,H-SOFC理论电动势高,高温质子传导电解质材料在低温下具有更高的电导率,活化能较低。然而,随着操作温度的降低,传统阴极极化极速增加,极大地制约了电池电化学性能,同时传统阴极材料在含蒸汽空气环境中稳定性较差。因此,研究能满足H-SOFC低温下长期稳定工作的高性能新型阴极材料是十分必要的。基于Ruddlesden-Popper（R-P）型Sr₃Fe₂O_7-δ层状氧化物材料具有高氧缺陷浓度,高催化活性及稳定性,本研究采用高活性Sr₃Fe₂O_7-δ阴极材料为基体,采用B位掺杂、A位掺杂和电解质复合的方法,改善材料性能,研发适用H-SOFC的新型阴极材料。分别制备了不同Ni掺杂的Sr₃Fe_2-xNi_xO_7-δ（x=0.5,1）（SFN）层状氧化物阴极材料、La掺杂的La_0.25Sr_2.75FeNiO_7-δ（LSFN）层状氧化物阴极材料和三种比例LSFN-BZCY复合阴极材料,并进行电化学性能表征。研究结果表明:随着Ni含量的增加,材料晶面间距和氧的非化学计量数δ增大,然而热膨胀系数随着Ni含量的增加而降低;SFN（x=1）阴极材料在空气环境中的电导率高于SFN（x=0.5）阴极材料的电导率,呈现典型半导体型导电行为。采用SFN作为阴极材料,测试阳极支撑Ni-BZCY/Ni-BZCY/BZCY/SFN单电池,在700°C下,SFN（x=0.5）电池最大功率密度达619.1 mW·cm^-2,SFN（x=1）电池最大功率密度达766.1 mW·cm^-2,说明SFN（x=1）材料具有良好的电化学性能。随着La掺杂降低了氧的非化学计量数δ;LSFN在空气环境中的电导率随温度升高而降低,在300°C时达223 S/cm,呈现出典型金属型导电行为。采用LSFN作为阴极材料,在700°C下,单电池的最大功率密度达518.1 mW·cm^-2,极化阻抗为0.208Ω·cm²,长期稳定性良好,是一种可靠的H-SOFC单相阴极材料。9:1复合阴极单电池650°C时最大功率密度为290.1 mW·cm^-2,开路电压为0.99 V;8:2复合阴极单电池650°C时最大功率密度为363.8 mW·cm^-2,开路电压达1.007V;7:3复合阴极单电池650°C时最大功率密度为426.0 mW·cm^-2,开路电压达1.045 V。研究结果表明7:3复合阴极电池性能最好,是理想的H-SOFC复合阴极材料组分。