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固体氧化物燃料电池（SOFCs）因具有燃料适应性广、能量转换效率高和污染物排放少等优点受到人们越来越多的关注和研究。质子导体电解质材料在中低温具有高的质子电导率,相较于氧离子导体电解质材料具有低的传导活化能;与氧离子导体SOFCs相比,质子导体SOFCs在阴极产生水,避免了阳极燃料气体的稀释。因此,质子导体SOFCs引起研究者们广泛研究。掺杂BaCeO3和BaZrO3质子导体是当前广泛研究的两个电解质材料体系,本论文针对这两个质子导体电解质材料体系展开性质、性能优化研究。本论文各章内容如下:第1章,本章重点介绍了固体氧化物燃料电池的工作原理、SOFCs电解质材料的研究现状以及质子导体传输机制。第2章,列出了实验试剂和仪器设备信息,以及样品制备和表征方法。第3章,本章目标是采用Nd、Y共掺策略改善BaCe0.8Y0.2O3-δ电解质材料的质子传导性能。结果表明,BaCe0.8Y0.15Nd0.05O3-δ组分在空气和氢气气氛均表现出最高的电导率。结合XRD、SEM和阻抗谱测试等表征结果,对Nd、Y共掺策略改善性能的原因进行关联和解释。第4章,三价稀土元素R与Y共掺杂能够提高BaCeO3材料的电导率。为此,本章研究了Sm、Y共掺杂的BaZr0.8SmxY0.2-xO3-δ（x=0,0.05,0.10,0.15,0.20）材料,以期获得性能改善的锆酸钡基电解质材料。结果表明,随着Sm掺杂量提高,材料烧结性能改善,但总电导率、晶界电导率和晶粒电导率不断下降。针对电导率降低的现象,进行了可能的原因分析。第5章,氧化钙作为烧结助剂和钙离子作为钙钛矿A位掺杂剂都已有研究,但钙离子作钙钛矿B位掺杂的研究没有文献报道。本章首次研究了低浓度钙离子B位掺杂对BaZr0.8Y0.2O3-δ电解质性能的影响。结果表明,低浓度的钙离子能够掺杂进BaZr0.8Y0.2O3-δ（BZY）的B位,且有效的提高了BZY的烧结性;烧结性的提高以及晶胞自由体积的增大,提高了BZY材料的电导率。第6章,BaCeO3-CeO2复合电解质能够很大程度上缓解BaCeO3材料的不稳定性和CeO2的漏流现象。本章利用共掺杂策略改善BaCeO3-CeO2复合电解质的传导性能。在BCSY-SYDC复合氧离子-质子混合导体中,BaCeO3和CeO2两相具有很好的化学相容性,BCSY-SYDC在改善BaCeO3和CeO2各自缺点的同时具有较高的电导率和烧结活性。阳极支撑的以BCSY-SYDC为电解质的单电池在工作条件下具有比CeO2基SOFCs高的开路电压和可观的电功率密度。第七章,本章对整体论文进行概括总结,展望未来质子导体研究的方向和目标。