固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种将化学能直接转化为电能的固态电化学装置,主要由多孔的阴极、阳极和致密的电解质三部分组成。若将一种材料同时用作SOFC的阴极和阳极,制备成对称固体氧化物燃料电池（S-SOFC）,将有利于简化制备工艺,减少界面不兼容问题,降低制备成本,消除阳极“碳沉积”和“硫中毒”问题。部分铁基钙钛矿氧化物不仅具有良好的氧还原反应（ORR）催化活性,而且在还原气氛中表现出一定的结构稳定性,是一类具有发展潜力的对称电极材料。因此,本论文围绕铁酸盐SOFC对称电极的设计制备及性能进行研究,开展了以下三方面工作:工作一:Ba0.95La0.05Fe0.9Nb0.1O3-δ对称电极制备及性能研究立方结构的Ba Fe O3-δ材料具有高的氧离子电导和良好的ORR催化活性。但是,Ba2+和Fe3+/4+离子半径的失配使得Ba Fe O3-δ在一定温度范围内存在多种物相结构,不利于电极材料的应用;铁酸钡的抗还原稳定性差,也不能够满足SOFC阳极的使用要求。因此本论文设计制备Ba0.95La0.05Fe0.9Nb0.1O3-δ（BLFN）对称电极,通过La和Nb共掺杂方式来稳定铁酸钡立方结构并提高其抗还原稳定性。X射线衍射（XRD）结果表明BLFN在高温还原气氛下具有稳定的立方钙钛矿结构。空气和5%H2/Ar气氛中,BLFN的最大电导率分别为4.91和1.58 S cm-1。750 oC时,BLFN电极在空气和H2气氛中的极化电阻（Rp）分别为0.055和0.148Ωcm~2,低的极化电阻表明它具有良好的ORR和氢氧化反应（HOR）催化活性。电化学阻抗谱弛豫时间分布（EIS-DRT）研究表明BLFN在阳极和阴极反应中的速率控制步骤分别是H2的吸附/解离和吸附氧的解离过程。由BLFN对称电极与La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSGM）电解质组装的电解质支撑单电池在800 oC的最大功率密度(Pmax)为581m W cm-2,相应的Rp为0.096Ωcm~2。工作二:La0.5CaxSr0.5-xFe0.9Mo0.1O3-δ对称电极制备及性能研究La1-xSrxFe O3-δ（LSF）具有一定的结构稳定性、高的电子-氧离子混合电导率、良好的ORR催化活性以及低的原料成本,常被应用于SOFC阴极。但是这类材料的晶体结构在还原气氛下会分解,难以满足SOFC阳极或对称电极的使用要求。为提升LSF在还原气氛中的稳定性,本论文通过Ca和Mo对其进行掺杂制备了La0.05Ca0.25Sr0.25Fe0.9Mo0.1O3-δ（LCSFM）和La0.05Ca0.5Fe0.9Mo0.1O3-δ（LCFM）两种对称电极。XRD结果表明LCSFM与LCFM粉体在800 oC的潮湿氢气气氛下处理10 h可原位脱溶出Fe并维持钙钛矿结构。两种材料在空气中的热膨胀系数（TEC）约为14.2×10-6 K-1（50-1000 oC）。LCSFM与LCFM在空气中的电导率最高分别为64.65与66.86 S cm-1,在还原气氛中的电导率最高分别为1.27与1.29 S cm-1。EIS-DRT分析结果表明Ca掺杂含量过高时会影响电极反应过程中气体的吸附/解离过程,两种材料作为阴极和阳极时的速率控制步骤分别与电荷转移过程和H2的吸附/解离过程有关。以LSGM为电解质,LCSFM与LCFM作为电极的S-SOFC在800 oC的Pmax分别为492和427 m W cm-2,相应的Rp分别为0.238和0.302Ωcm~2。工作三:NdBa(Fe0.9Ti0.1)1.875O5+δ对称电极制备及性能研究NdBa Fe2O5+δ（NBF）为A位离子有序的层状钙钛矿结构,具有高的氧离子电导和良好的ORR催化活性,是一类具有发展潜力的电极材料。XRD结果表明NBF在还原气氛中会分解,为提升该材料的结构稳定性,本论文采用具有较强金属-氧键键能的Ti元素对其进行掺杂改性。由于Ti的引入导致合成过程中产生了杂质,为避免杂质对电极性能产生影响,本论文设计了B位缺位型NdBa(Fe0.9Ti0.1)1.875O5+δ（NBFT02）。NBFT02在还原气氛中具有稳定的结构,空气和潮湿5%H2/Ar气氛中的电导率最高分别为16.38与0.64 S cm-1。800 oC时,以NBFT02为电极的对称电池在空气与氢气气氛下的Rp值分别为0.036和0.219Ωcm~2。EIS-DRT分析结果表明电极表面吸附氧的解离与电荷转移过程分别是NBFT02阴极和阳极反应的速率控制步骤。由NBFT02对称电极与LSGM电解质构造的S-SOFC具有良好的氧化还原循环稳定性,在800 oC时的Pmax为725 m W cm-2,相应的Rp为0.178Ωcm~2。该单电池于700 oC稳定运行100 h,展示出较好的稳定性。