中低温固体氧化物燃料电池(LITSOFC)将SOFC的操作温度降低到400～800℃,解决了传统SOFC因温度过高带来的材料选择、制备等问题,成为近年来SOFC研究领域的热点。本文从一种氧离子/质子共传导的新型CeO2基中低温SOFC复合电解质材料为出发点,探讨了相关的制备技术、结构、电性能,最后对可能的传导机理进行了讨论。　　 用共沉淀法和燃烧法分别制备了Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)纳米粉末,并构造了单电池。电池性能测试表明,由于SDC电导率不够大和Ce4+在H2中的还原问题,限制了SDC基燃料电池开路电压和功率密度的提高。　　 分别采用SDC与(Li/Na)2CO3、(Li/K)2CO3和(K/Na)2CO3制备了SDC-碳酸盐复合电解质。碳酸盐以无定形态存在并包覆在SDC颗粒上形成稳定的复合物。对不同碳酸盐含量的复合电解质进行了氧化性气氛和还原性气氛下的交流阻抗测试。气氛中CO2、O2、H2和H2O含量对电导率的影响也进行了考察。结果表明复合电解质的电导率与纯SDC相比有明显增大,并在熔点附近有显著提高;低于电导率转变温度的电导增加来自于复合增强效应,高于转变温度的电导率由熔融态的碳酸盐和复合物中超离子导电相变作用共同贡献。　　 交流电导研究并不能完全表征氧离子和质子的导电情况,因此构造复合电解质单电池,对燃料电池环境(氢气/空气)下的直流导电情况进行研究。结果表明碳酸盐含量为20wt.％时的燃料电池具有最高的开路电压和功率密度,650℃最大功率密度可达580mW cm-2。燃料电池气氛下的直流电导率变化趋势与交流电导率一致,说明氧离子/质子传导特性与碳酸盐的本征离子活动能力有关。　　 用气体浓差电池测得了复合电解质在潮湿的氧化性气氛下离子的传输数,结果表明传导以氧离子为主。用直流极化法测得复合电解质在氧气中的氧离子电导率和氢气中质子电导率,表明氧离子的传导能力低于质子的传导能力。　　 对复合电解质中的导电机理进行探讨。认为复合电解质中氧离子在氧化物体相和两相界面通过氧空位传导,质子在两相界面通过与CO32-形成中间态的HCO3-进行传导。复合后电导率的大小与能否在电解质中形成连通的体相和界面以及氧化物和碳酸盐的性质有关。