能源和环境问题已经成为全人类面临的重大挑战，决定着社会发展的进程和未来。固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell：SOFC)是一种将化学能直接转化为电能的装置，因其具有环境友好、燃料适应性强及能量转换效率高等优点，受到了全世界范围的关注。SOFC一般呈现出由多孔性的阴阳极包夹着致密的电解质层而组成的三明治结构。传统的SOFC使用Y2O3稳定的ZrO2（YSZ）为电解质，操作温度一般高达800-1000℃，此类电池被称之为高温固体氧化物燃料电池（high temperature solidoxide fuel cell：HT-SOFC）。如此高的操作温度带来了一系列的严重问题：制作成本高、电极与电解质之间易发生相互扩散、材料容易老化、封接材料难以选择等等，这些问题严重阻碍了其商业化的发展进程。因此，中温固体氧化物燃料电池（intermediate-temperature solid oxide fuel cell：IT-SOFC，操作温度为500-800℃）得到了研究者们广泛的关注。燃料电池的操作温度从高温范围降到中温范围后，电解质的电导率、阴阳极的电化学催化活性都会大大降低，进而使得电池的性能降低。因此，为了使IT-SOFC得到更好的发展和应用，我们需要研究、开发出中温条件下具有较好性能的电解质及电极材料。目前有两种用于改进电解质性能的方法。一种是选用中温范围内具有较高电导率的电解质材料，另一种是将电解质材料薄膜化。电解质的薄膜化能够显著降低电池的内阻，大大降低其能量的损失。但是随着SOFC的工作温度从高温降至中温，电极与电解质之间的极化电阻会迅速增大，其中，阴极的极化电阻成为了限制电池性能的一个主要因素。因此，研究者们将开发合适的阴极材料作为IT-SOFC的研究重点之一。基于以上种种原因，本论文着重对以质子导体薄膜为固体电解质的IT-SOFC进行一定的探索性研究。研究的主要内容和成果如下：采用固相反应法制备得到了系列、新型、无钴、钙钛矿结构的IT-SOFC的阴极材料La0.6Sr0.4Fe1-xNbxO3-(0.00≤x≤0.20)。在300-800℃下，系列样品在空气气氛中的电导率以及典型样品La0.6Sr0.4Fe0.9Nb0.1O3-(LSFN10)在氧气和氮气气氛中的电导率通过交流阻抗谱法进行了测试和分析。采用简易的浆料旋涂法，在多孔性的NiO-BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-(BZCY)复合阳极支撑体上制备BZCY电解质薄膜，用同样的方法在电解质薄膜上制备了多孔性的La0.6Sr0.4Fe0.9Nb0.1O3-（LSFN10）阴极，分别以H2和Air为燃料和氧化剂，组装成如下的单电池：H2, NiO-BZCY|BZCY|LSFN10, Air。利用电化学工作站测试、分析了该燃料电池在500-700℃下的性能。研究结果表明，系列陶瓷样品的电导率随温度升高而增大，呈现出类半导体的导电行为；典型陶瓷样品LSFN10的电导率在较宽的氧分压范围内（10-10-1atm）随着氧分压的增大而增大，表明该样品中p-型电子导电占主导地位。燃料电池的功率密度随温度升高而增大，700℃时输出功率密度达到最大值，为503mW·cm-2，电极极化阻抗仅为0.17Ω·cm2。本研究采用硝酸盐-柠檬酸法制备了系列、新型、无钴、钙钛矿结构的阴极材料La0.6Sr0.4Fe1-xMoxO3-(0.00≤x≤0.20)。在300-800℃下，系列样品在空气气氛中的电导率及典型样品La0.6Sr0.4Fe0.9Mo0.1O3-(LSFM10)在氮气和氧气气氛中的电导率利用交流阻抗谱法进行了测试。系列阴极材料中，475℃时，典型样品LSFM10在空气气氛中的电导率最大，达到159S·cm-1。采用旋涂和共烧结相结合的方法成功制得如下的单电池：NiO-BZCY|BZCY|LSFM10，分别以H2和Air为燃料和氧化剂，测试分析了该电池在500-700℃下的性能。该电池在700℃时输出功率密度达到最大，为496mW·cm-2，电极极化阻抗为0.15Ω·cm2。以上的研究结果表明，无钴、钙钛矿结构的氧化物La0.6Sr0.4Fe0.9Nb0.1O3-和La0.6Sr0.4Fe0.9Mo0.1O3-均是有潜力的IT-SOFC的阴极材料。