稀土元素掺杂的氧化铈是一种很有希望的低温SOFC的电解质材料，其在600℃时的氧离子电导率可以达到10-2S·cm-1量级，但在燃料电池阳极气氛中容易发生部分还原，产生电子电导，导致电池内短路，从而降低电池开路电压和电池效率，同时还原引起的晶格膨胀会降低电解质的机械强度。虽然在更低的温度下(例如500℃)操作可以抑制电子电导，但其离子电导率则随之降低，要求电解质膜更薄，不利于单电池的规模化制作。本文在掺杂氧化铈主相中引入碳酸盐作为分散相，形成两相复合电解质材料，不仅有效抑制了电子电导，而且使离子电导率提高了1-2个数量级。此外，研究发现这类复合电解质材料在燃料电池中具有氧离子/质子共传导特性，并在400-600℃的低温范围内获得过最高的电池输出性能。其具体的研究内容和结果如下：　　 1、采用两种复合工艺(干法和湿法)制备了不同组成的SDC-(Li/Na)2CO3复合电解质，其中SDC为主相，二元碳酸锂钠为分散相。SDC与碳酸盐形成良好的两相复合体系，只呈现出SDC相的萤石结构。结果表明，复合工艺和碳酸盐含量不影响复合电解质的相结构，而且两相之间不发生化学反应，但存在强烈的物理作用。　　 2、复合电解质的导电行为具有两个显著的特征：电导跃迁温度和电导率增强效应。电导跃迁温度通常比二元碳酸盐的共熔点(约500℃)低50-60℃。可以认为是SDC相的存在导致两相界面区域的碳酸盐相的共熔点降低的结果。不同的复合方法、碳酸盐含量、碳酸盐摩尔比及SDC的制备方法不改变电导跃迁温度。其中只有SDC-(62Li/38Na)2CO3，碳酸盐含量为20wt％的复合电解质，电导跃迁温度为440℃，其它的均为450℃。在电导跃迁温度附近，SDC-碳酸盐复合电解质的电导率通常高于SDC的电导率，表现出电导率增强效应。　　 3、电导率的大小受复合方法和碳酸盐含量的影响，在较高温度下，随着碳酸盐含量的增大，电导率逐渐升高，电导率增强程度也有所提高，这与碳酸盐体相熔融有关；在较低温度下，电导率随碳酸盐含量的增大而降低，这与固相碳酸盐对SDC相的分散作用有关。对于相同组成的复合电解质材料，干法制备的样品电导率略低于湿法制备的样品。但是也有特殊情况，对于组成SDC-30(62Li/38Na)2CO3的电解质干法合成的电导率略高于湿法合成的，这都跟复合效果有关。除此之外，碳酸盐摩尔比和SDC的制备方法也对复合电解质的电导率有影响。　　 4、以SDC-(Li/Na)2CO3为复合电解质，Ni-Ag基复合阳极和LiNiZnO2基复合阴极，采用冷压工艺制作了不同组成的复合电解质单电池，进行单电池的放电实验。测试结果表明，所有的SDC-碳酸盐复合电解质燃料电池在400-600℃的低温范围内均表现出良好的性能。其中干法制备的复合电解质，碳酸盐含量是20wt％和30wt％、摩尔比为53∶47的电池性能更佳。在600℃和500℃复合电解质分别获得电池最高输出功率达1000mWcm-2和662mWcm-2。这些性能远远高于目前报道的性能最好的采用薄膜化掺杂氧化铈电解质结合高性能阴极的单电池性能，反映出复合比掺杂更适合发展为高性能的低温SOFC理想的电解质材料。　　 5、采用交流阻抗法测试复合电解质SDC-(Li/Na)2CO3在空气、氮气和氢气气氛下以及相应的加湿气氛下的电导率。结果显示，在空气和氮气气氛下有电导跃迁，存在电导率增强效应，而氢气气氛下没有跃迁温度，但是电导率最高，这主要是由于电子电导增强的结果。同一气氛中干燥和加湿的情况下导电机制不同，而且不同气氛下的导电机理也不尽相同，说明测试气氛影响传导机制。　　 6、通过测试复合电解质SDC-20wt％(Li/Na)2CO3在阳极氢气和阴极空气气氛下的导电性能，并且改变两极气体流量，可以发现复合电解质均在500℃发生电导率跃迁(与复合盐的共融点温度相吻合)，有电导率增强效应。而且阳极和阴极气体流量对复合电解质电导率的大小产生影响。此外还可以观察电池操作过程中两极产生水的情况，发现SDC-(Li/Na)2CO3复合电解质在燃料电池环境中存在氧离子/质子共传导或质子传导，但具体的导电机理还有待进一步的研究。