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固体氧化物燃料电池（SOFCs）作为一种转化装置,可直接将燃料的化学能转化为电能,具有转化率高,污染小,燃料适用强等优点。质子导体SOFCs（H-SOFCs）与传统氧离子导体SOFCs（O-SOFCs）相比,其电解质传导质子所需的活化能较低,使H-SOFCs的工作温度较低,更便于应用。阴极作为H-SOFCs的重要组成部分,对提高电池的输出功率至关重要。因此开发高性能的阴极材料,已逐渐成为H-SOFCs的研究重点之一。本论文以开发高性能阴极材料,提高电池的输出功率为研究重点,研究无钴双钙钛矿PrBa0.5Sr0.5Cu2O6-δ（PBSC）作为H-SOFCs阴极的可行性,以及制备以PBSC为组元的复合阴极,研究复合阴极电池的性能,以期获得性能更优异的单电池并探究性能提高的机理。第一章,简要介绍了SOFCs及其工作原理,并重点介绍了H-SOFCs的研究现状及意义。第二章,简述了本研究中所需的药品、仪器、表征手段和测试方法。第三章,通过柠檬酸-硝酸盐燃烧法制备了无钴双钙钛矿氧离子-电子混合导体材料PBSC,制备了Ni O-BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ（NiO-BZCY）|BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ（BZCY）|PBSC单电池,研究PBSC作为H-SOFCs阴极的可行性。XRD测试结果表明,PBSC经1000 oC煅烧后成四方晶系的钙钛矿结构,阳极粉体和电解质粉体经过煅烧之后均成纯相。电化学测试结果表明,NiO-BZCY|BZCY|PBSC单电池在750 oC时极化电阻为0.42Ω·cm2,开路电压为0.998 V,最大功率密度为230 mW·cm-2。通过扫描电镜研究了阴极微观结构和阴极/电解质界面对电池性能的影响,并测试了阴极和电解质的热膨胀系数,分析了阴极和电解质热匹配性能。研究结果表明PBSC可作为H-SOFCs的阴极材料。第四章,将PBSC与质子导体材料BZCY和氧离子导体材料Ce0.8Sm0.2O2-δ（SDC）复合,制备了传导质子的复合阴极PBSC-BZCY和质子阻塞的复合阴极PBSC-SDC,并制备了NiO-BZCY|BZCY|PBSC-BZCY、NiO-BZCY|BZCY|PBSC-SDC单电池,研究两种复合阴极材料在单电池中的性能。XRD测试结果显示,PBSC-BZCY和PBSC-SDC经1000 oC煅烧3h后,PBSC与BZCY和SDC之间均具有良好的化学相容性。PBSC-BZCY和PBSC-SDC在200-750 oC的热膨胀系数依次为12.5×10-6 K-1,13.7×10-6 K-1,和掺杂后的BaCeO3基电解质有较好的热匹配性能。单电池的电化学性能研究表明,以PBSC-BZCY为阴极的单电池,在750 oC时开路电压为1.008 V,最大功率密度为669 mW·cm-2,极化电阻为0.082Ω·cm2;以PBSC-SDC为阴极的单电池,在750 oC时开路电压为0.998 V,最大功率密度为914 mW·cm-2,极化电阻为0.069Ω·cm2。和PBSC阴极材料相比,PBSC-BZCY和PBSC-SDC在单电池中的性能有很大的提高,且以PBSC-SDC为阴极的单电池在所研究的三种电池表现出最好的输出性能,表明这种复合阴极电池在H-SOFCs中有良好的应用前景。第五章,对本论文中所做的工作进行总结,并对质子导体固体氧化物燃料电池今后的发展进行展望。