直接碳燃料电池(DCFC-Direct Carbon Fuel Cell)是一种以碳及其衍生物为燃料的燃料电池，具有能量转换效率高、燃料来源广等突出优点。然而目前DCFC功率密度低、不具实用价值。本课题的研究目的是通过开发新型阴极材料，提高熔融碱电解质DCFC的功率密度，对其实用化具有重要意义。　　 本课题首次在DCFC镍阴极中添加稀土氧化物，制备了一种新型DCFC阴极材料。考察了Ni-CeO2复合阴极对熔融碱电解质DCFC输出性能的影响。结果表明使用Ni-CeO2复合阴极，可明显提高熔融碱电解质DCFC在400℃-630℃工作时的功率密度，500℃下DCFC最大功率密度可达约80 mW/cm2，630℃下DCFC最大功率密度可达约120 mW/cm2，远高于目前国外同类研究在630℃下的最好值60 mW/cm2。　　 本文还对新型阴极中CeO2的比例进行了优化，CeO2比例为8-10％(mol％)时阴极具有较好的性能。对Ni-CeO2阴极极化曲线的研究表明，在镍阴极中添加一定量的CeO2可明显降低阴极极化过电位。阴极极化过电位降低的可能原因为(1)CeO2有助于提高阴极氧离解还原的催化活性，增加电极反应三相界面；(2) CeO2可增大阴极表面NiO锂化程度，提高阴极表面电子电导率，降低在DCFC操作过程中阴极欧姆极化。　　 本文同时设计开发了熔融碱电解质DCFC电池堆，使用流延成型工艺制备了Ni-CeO2复合阴极板，并对电池堆结构及进气箱流场进行了设计和优化。