固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cells, SOFCs）具有全固态、高效率等优点,能量转换效率最高可达80%,是目前世界各个国家的研究热点之一。这种电池阳极与电解质通常共烧结在一起。为了防止高温下氧化气与还原气混合而发生爆炸,需要将还原性气体与氧化性气体用密封材料隔离。研究了具有链状结构的淀粉和具有球形结构的聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA`）作为阳极支撑层造孔剂,实验结果发现,15mass%淀粉制备的阳极孔隙率为29.8%,电导率为2000.35S·cm^-1;而15mass%和30mass%PMMA制备的阳极孔隙率分别是36.4%和59.4%,电导率分别是1200.0S·cm^-1和1008.45S·cm^-1。制备的电池放电测试表明,当孔隙率小于59.4%时,相同H2流速下电池的功率密度随孔隙率的增加而增加;当孔隙率达到59.4%时,H2流速的增加对电池功率密度的提高影响不明显。用平均粒径大于1μm的NiO-Ⅰ、NiO-Ⅱ和NiO-Ⅲ用于制备阳极功能层,发现NiO-Ⅰ制备的电池的放电功率密度最高,达到121 mW·cm^-2,而NiO-Ⅲ制备的电池功率密度仅有81 mW·cm^-2,SEM分析表明NiO-Ⅰ的颗粒比较细小,平均粒径约2μm,而NiO-Ⅲ达到4.47μm;采用沉淀法制备的纳米NiO-Ⅳ和商品纳米NiO-Ⅴ制备的电池,最大功率密度分别高达205.3 mW·cm^-2和308.2 mW·cm^-2,原因在于纳米颗粒尺寸小,比表面积大,催化性好,与YSZ的附着性佳。700℃煅烧增加了NiO-Ⅴ的活性,电池功率密度增加到369.0 mW·cm^-2。对阳极功能层的YSZ在1200℃煅烧后再球磨12h,电池最大功率密度达到了390.5 mW·cm^-2,原因是锻烧球磨的YSZ呈球形,增加了NiO分散的均匀性。对于目前国内普遍作为SOFC电解质使用的JC 8YSZ和TOSOH 8YSZ进行实验比较。实验表明两者都是在1000℃开始发生收缩,JC 8YSZ的最大收缩率为25.2%,而TOSOH 8YSZ的最大收缩率只有19.0%。TOSOH 8YSZ的平均粒径为0.71μm,JC 8YSZ的平均粒径为1.91μm。测试的Nyquist曲线表明在800℃时JC 8YSZ和TOSOH 8YSZ的电导率分别是0.0179S·cm^-1和0.0212 S·cm^-1,计算活化能分别是108.35kJ·mol^-1和105.67 kJ·mol^-1,用这两种8YSZ制备的电池在800℃最大功率密度分别是184.08 mW·cm^-2和267.75 mW·cm^-2。SEM照片表明两种8YSZ在1500℃烧结时都不致密,但是采用80%JC与20%TOSOH 8YSZ混合则可以得到致密的电解质膜。厚度20μm时,开路电压800℃可达1002mV,放电功率密度447.0 mW·cm^-2,并且保持稳定,而当厚度降低到7μm时,开路电压800℃只有923mV,放电功率密度253mW·cm^-2,并且开路电压在20min内降低,原因是还原过程阳极体积的变化导致电解质破裂。SLABS3与SOFC组元共烧时粘接性良好。能谱分析表明,向微晶玻璃方向,与NiO/YSZ阳极共烧Zr的扩散深度10μm;与阴极共烧Mn的扩散深度60μm;与连接体共烧,Cr和Fe的扩散深度约20μm,但是微晶玻璃的成分却没有向相邻组元扩散,符合兼容性要求。制备的模拟电池用该密封材料隔离H2和O2,开路电压热循环6次仍保持在1.05V左右,表明SLABS3密封的模拟电池的气密性和稳定性良好。由于硬密封导致电池无法拆卸,同时研究了云母和气相SiO2填充的陶瓷纤维作为压实密封材料。结果表明,采用气相SiO2填充的陶瓷纤维的泄漏率随气相SiO2填充量的增加而减小。填充的陶瓷纤维预压后在1MPa压力,10kPa气压差下泄漏率仅为0.04sccm·cm^-1,密封性能优于云母,该泄漏率值低于文献报道水平,达到国际先进水平,并且热循环20次保持稳定,在800℃下H2还原200h质量损失速率为1.7×10^-2g·cm^-2·h^-1,还原后不影响泄漏率。