固体氧化物燃料电池(SOFC)因具有高效、环境友好等优点,被视为解决二十一世纪能源问题的重要技术之一。传统的固体氧化物燃料电池使用氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)作为电解质,只有在高温环境下(800-1000℃)才能显现高的离子电导率。然而,这样的高温会带来象密封困难、电池组件热不匹配、热退化、界面反应、电池制作成本高以及长期的稳定性等问题,大大地降低了燃料电池的工作效率和性能。当把SOFC操作温度降低到500-800℃,就会避免出现高温工作环境下的一系列问题,可是,随着工作温度的降低,不仅增加了电极与电解质的界面阻抗,而且增加了YSZ电解质的阻抗,特别是阴极极化电阻大幅度增加。因此,必须开发在中低温范围内具有高离子电导率的电解质材料以及与之匹配的电极材料,而找到一种能在中低温条件下具有很好性能的阴极材料是降低SOFC工作温度的关键。　　在目前研究的几类电解质中,氧化铋基的导体具有最高的氧离子电导率。对于固体氧化物燃料电池,电解质应该具有纯的离子导电性能。文中研究对象之一是用草酸盐共沉淀法合成的氧化钇稳定的氧化铋(Y0.25Bi0.75O1.5,YSB),作为固体电解质,研究和探讨了与复合物微结构相关的电化学性能。混合离子-电子导体是一种非常有前途的中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料,由于具有较高的氧表面交换系数、高的氧空位浓度以及混合电导属性使其具有良好的氧催化活性。在以电子传导为主的阴极材料中掺入高离子导电的电解质材料是开发离子-电子混合导电阴极的有效方法。为了考察粉体制备方法对复合阴极的影响,分别用溶胶-凝胶法、共沉淀法和固相反应法合成了氧化铒稳定的氧化铋(Bi0.8Er0.2O1.5,ESB),浆体涂覆法制备Ag-ESB复合阴极,并比较研究了它们在中低温下的电化学性能。结果如下:　　(1)用草酸盐共沉淀法制备了氧化钇稳定的氧化铋,通过对它们的晶体结构、表面形貌以及离子电导率等一系列性能测试,结果表明:共沉淀法制备的电解质YSB在600℃煅烧基本上呈立方萤石结构,其离子电导率比同温度下YSZ、SDC(Ce0.8Sm0.2O2-δ)的离子电导率值都高。在873K时,离子电导率值~5.6×10-2 S/cm,导电活化能约为0.85 eV。所以,在中低温范围内,YSB可作为氧离子导体应用于中温固体氧化物燃料电池中。　　(2)分别用溶胶-凝胶法、共沉淀法和固相反应法合成了氧化铒稳定的氧化铋,并对它们的物理及电化学性能进行了研究,结果表明:在750℃焙烧,它们都形成了立方萤石结构相;在700℃时,固相法合成的ESB具有最高的离子电导率(0.069 S/cm)。　　(3)三种方法粉体制备的三种对称电极,对它们的性能做了详细的讨论,比较了它们各自的优缺点,表明:Ag-ESB复合阴极随着工作温度的升高界面阻抗(ASR)在减小,在相同温度下,固相法粉体制备的ESB复合阴极的界面阻抗最小,共沉淀法合成的ESB复合阴极的稳定性最好;界面电阻完全受电极微结构的影响,并且所有的样品在650℃温度下热处理是合理的。