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由于具有高的转化效率、低污染排放和对多种燃料的适应性，固体氧化物燃料电池(SOFCs)被认为是具有潜力的新一代发电装置。通常来说，一个单独的固体氧化物燃料电池就像一个三明治（阳极层/电解质层/阴极层）:其中电解质层致密，阳极和阴极层多孔，所以说一个固体氧化物燃料电池的关键材料主要也就是阳极、阴极和电解质，他们的性能直接决定了整个SOFC体系的性能。本文综述了固体氧化燃料电池关键材料的应用和发展现状，设计、合成并评估了阳极、阴极和电解质材料的各种性能，主要工作包括以下几点: 1.通过同步、表面活性剂辅助的原位还原的方法制备了NiO-Sm0.2Ce0.8O1.9(NiO-SDC)复合纳米粉体，并用于SOFC的阳极材料。通过粉末X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和热重对粉体的性质和形貌进行了表征，结果表明，在110℃的较低温度下制备了具有NiO面心立方和SDC萤石结构相的复合粉体，NiO-SDC颗粒呈规则的球形，制备成电池阳极之后，在1350℃烧结5h，NiO和SDC仍为高均匀互为支撑的矩阵结构，用该阳极粉体构建了两种阳极孔道的阳极支撑型单电池，在600-700℃以湿润的甲烷气体为燃料测试了电池的电化学性能，最大开路电压为0.82V，在700℃最大输出功率为297mW·cm-2。 2.通过柠檬酸—硝酸盐自蔓延燃烧法制备了B位Ti掺杂、A位Sr缺位的SrCoO3(SCT)的中低温SOFC阴极粉体材料，对SCT样品的相结构、电导率和热膨胀性能进行了表征。结果表明，B位的Co被Ti取代后能获得稳定的钙钛矿型结构，适当的A位Sr缺位不会引起结构的变化，在200-700℃的测试温度范围，SCT样品的电导率都大于190Scm-1，符合阴极材料的要求。以不同的SCT样品为阴极构建了阳极支撑型的SOFC，以湿润的氢气为燃料在450-650℃测试了电池的电化学性能，其中SCT-2阴极所构建的SOFC有最大的开路电压0.83V，在650℃时最大输出功率为745mW/cm2，可以说明A位缺位的B位掺杂的SCT阴极材料在SOFC中有潜在的应用价值。 3.通过微波辅助的溶胶-凝胶技术，制备了Ce0.8Sm0.2O1.9-BaCe0.8Sm0.2O2.9(SDC-BCS)复合电解质材料，并研究了其在中低温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)中的应用，通过XRD、SEM等手段对样品的晶型、形貌和烧结活性进行了研究。所制备的SDC-BCS复合电解质混合均匀，SDC和BCS在电解质中互为分散。以该材料为电解质构建了NiO-Ce0.8Sm0.2O1.9|Ce0.8Sm0.2O1.9-BaCe0.8Sm0.2O2.9|Ce0.8Sm0.2O1.9-Sm0.5Sr0.5CoO3-δ(NiO-SDC|SDC-BCS|SDC-SSC)阳极支撑型的SOFC，在1300℃进行烧结便可得到致密的电解质层。以湿润的氢气为燃料在500-650℃测试了电池的电化学性能，在电解质厚度大约在40μm时，获得了最大开路电压0.77V，在650℃时最大输出功率为621mWcm-2。 4.通过分步的溶胶-凝胶法制备了不同Gd、Y掺杂的Ce1-xGdxO2-δ——BaCe1-yYyO3-δ(x=0.2,0.15,0.10,0.05,0.0;y=0.0,0.05,0.10,0.15,0.20;n(GDC)∶n(BCY)=1∶1，（摩尔比））的混合电解质，研究了这种GDC-BCY混合电解质的相结构、热膨胀性能、烧结活性和电导率，结果表明，在x=0.2-0.00，和y=0.0-0.20的掺杂范围内，可以获得GDC的萤石相和BCY的钙钛矿相结构，在混合电解质中的热膨胀系数谁Gd的含量提高而降低，总体趋势随Y的含量提高而增加。不同组分的电解质的烧结致密度在1300-1450℃的范围内，随温度升高而致密度增加，到1400℃开始致密，1450℃完全致密。在空气气氛中，Y的含量增加有利于提高混合导体的电导率，但在氢气气氛中，总电导率的大小与Gd、Y的掺杂量无明显的规律性变化。