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为了实现SOFC的中低温(300-800℃)应用，必须开发在中低温范围内仍有高电催化活性的阴极材料。本论文围绕开发中温高性能SOFC阴极材料的目标，从新型结构材料研究、离子掺杂和微结构优化等方面，重点研究了阴极材料的相结构、热膨胀性能、电导率、电化学性能和长期稳定性，制备了适合中温SOFC的高催化活性阴极材料。按研究方向可分为三部分实验，主要研究内容如下: 1.研究了准一维结构阴极材料Sr0.7Y0.3CuO2+δ(SYCu)的相组成，从结构上分析了其可作为高电催化活性SOFC阴极材料的机理。作为潜在的中温SOFC阴极材料，SYCu在600℃、700℃和800℃时的极化电阻分别仅为0.55Ω·cm2、0.11Ω·cm2和0.029Ω·cm2，800℃条件下，电流密度为100mA/cm2时极化电位仅为4.9mV，展现了优异的电化学氧还原性能。从室温到800℃的平均热膨胀系数为11.1×10-6/℃，与SDC电解质的热膨胀相匹配。与电解质SDC在950℃煅烧5h后的XRD结果表明，两者化学相容性良好。在800℃条件下操作100h后，半电池的电化学性能表现仍然稳定。 2.研究了采用离子取代的方法对六方晶型BaFeO3氧化物进行La掺杂，结果当La掺杂量不大于0.2时，化合物的结构被稳定为立方钙钛矿结构。进一步增大掺杂量，相结构则向正交结构转变。进一步研究其热膨胀、电导率、电化学等性能则发现，随La掺杂量增大，Ba1-xLaxFeO3-δ的热膨胀系数减小，电子电导率增大。四种配比中，Ba0.9La0.1FeO3-δ有最好的电化学性能，在800℃极化电阻仅为0.079Ω·cm2，Ba0.7La0.3FeO3-δ的极化电阻最大，为0.125Ω·cm2，然而他们的性能都已经满足IT-SOFC的使用要求。此外，在极化条件下测试其电化学表现则表明，不同组分的Ba1-xLaxFeO3-δ随极化电压的增大表现不同。但低频电阻更多的受极化电压的影响，极化条件下氧在阴极表面的扩散成为反应速率控制步骤。 3.研究了利用离子浸渍法进行阴极微结构表面修饰，优化阴极微结构来提高阴极性能。对La0.7Sr0.3CuO3-δ(LSCu)阴极浸渍Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)纳米颗粒成功的提高了复合阴极的电化学性能，浸渍比例为15％时性能最优，700℃时极化电阻仅为0.043Ω·cm2，而未浸渍的阴极极化电阻为0.58Ω·cm2。过量的浸渍则会减少氧还原反应活性区域，同时造成阴极孔隙率降低，氧气扩散受阻。XRD结果显示，BSCF在800℃热处理2h已经成相，但结晶尚不完全，然而经过在700℃长期操作，BSCF开始缓慢结晶，在操作70h后，复合阴极电化学性能表现稳定。此外，实验对比了浸渍BSCF混合导体与SDC离子导体对复合阴极的效果，由于本身为高离子电导的混合导体阴极，等浸渍比的LSCu-BSCF复合阴极明显优于LSCu-SDC。