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固体氧化物燃料电池由于具有能量转换率高、燃料可选范围广、不需要贵金属催化以及全固态结构带来操作方便等优点而被认为是一种很有发展前途的燃料电池。固体氧化物燃料电池的单电池包括多孔的阳极层、阴极层和固体电解质层。其中固体电解质在固体氧化物燃料电池中主要作用是在电极之间传导离子，是固体氧化物燃料电池的核心部件。因此，要求固体电解质具有高的离子传导性。 目前，中低温范围内掺杂CeO2基固体电解质因具有高的氧离子传导性和低的电导激活能而被认为是一种最具有应用前景的固体电解质材料。另外，以掺杂CeO2基固体电解质研究为基础的新型无电解质燃料电池已经成为当今能源领域材料研究热点。因此，寻求性能优良的掺杂CeO2基固体电解质和新型无电解质燃料电池具有重要意义。 本论文以掺杂CeO2基固体电解质和新型无电解质燃料电池作为研究对象，旨在进一步研制性能优良的掺杂CeO2基固体电解质和新型无电解质燃料电池。分别对稀土掺杂的CeO2-Li2CO3-Na2CO3复合固体电解质、Sm2O3和CaO双掺杂CeO2基固体电解质和Sm2O3掺杂的CeO2-半导体混合氧化物新型无电解质燃料电池的电学性质进行了系统地研究。同时，研究表明通过掺杂少量的烧结助剂是改善掺杂CeO2基固体电解质性能重要手段之一，因此，我们也探讨了少量的烧结助剂MoO3/WO3的加入对Nd2O3掺杂的CeO2电学性能的影响。 采用溶胶凝胶-机械研磨相结合的方法制备了M-NLCO(M=Ce0.8Sm0.2O2-δ(SDC)，Ce0.8Gd0.2O2-δ(GDC)，Ce0.8Y0.2O2-δ(YDC)；NLCO=0.53Li2CO3-0.47Na2CO3)；采用溶胶凝胶的方法制备了Ce0.8Ca0.15Sm0.05O2-δ(CCS)；采用溶胶凝胶-机械研磨相结合的方法制备了(Ce0.8Sm0.2O2-δ：SDC-Li0.15Ni0.45Zn0.4氧化物：LNZ)；采用溶胶凝胶法制备了Ce0.9Nd0.1)1-xMxO2-δ(x=0.0；M=Mo，W，x=0.01)(Ce0.9Nd0.1O2-δ：NDC，(Ce0.9Nd0.1)0.99Mo0.01O2-δ：NDCMo；(Ce0.9Nd0.1)0.99W0.01O2-δ：NDCW)。通过差示扫描热量法.热重分析、X-射线衍射、透射电子显微镜、扫描电镜等手段对样品进行相变、晶体结构、形貌、微观结构及元素成分等分析。采用交流阻抗谱测试样品的电学性能。 1.对于M-NLCO，研究了不同烧结温度(600℃，625℃，650℃，675℃，700℃)对M-NLCO电学性能的影响。结果表明：随着烧结温度的升高，M-NLCO的两相界面微观结构逐渐得到改善，导致载流子传导的速率加快，进而导致M-NLCO电导率呈现上升的趋势。然而，当烧结温度高于675℃时，M-NLCO的两相连接不紧密，样品中的孔开始增多，导致载流子传导的速率减慢，进而导致M-NLCO电导率呈现下降的趋势。烧结温度675℃时，M-NLCO由于具有最佳两相界面微观结构，载流子传导速率最快，使其电导率最高，且烧结温度675℃时，在M-NLCO中，SDC-NLCO由于具有最佳半径匹配度及两相界面微观结构使其电导率最高。 2.对于CCS，研究了不同烧结温度(1150℃，1200℃，1250℃，1300℃，1350℃)对CCS电学性能的影响。随着烧结温度的升高，CCS的微观结构逐渐得到改善，导致载流子传导的速率加快，进而导致CCS总电导率呈现上升的趋势。然而，当烧结温度高于1250℃时，CCS相不稳定，出现第二相，导致载流子传导的速率减慢，进而导致CCS总电导率呈现下降的趋势。烧结温度1250℃时，CCS由于具有最佳的微观结构，载流子传导的速率最快，使其总电导率最高。 3.对于SDC-LNZ，研究了不同组分(质量比：MSDC：MLNZ=90:10(9SDC-1LNZ)，MSDC：MLNZ=80:20(8SDC-2LNZ)，MSDC：MLNZ=70：30(7SDC-3LNZ)，MSDC：MLNZ=60:40(6SDC-4LNZ))对SDC-LNZ电学性能的影响。在9SDC-1LNZ和8SDC-2LNZ中，SDC和LNZ混合比例不均匀，离子电导有剩余，电子电导太少，载流子的传导速率较慢，总电导率较低；在7SDC-3LNZ中，SDC和LNZ混合比例比较均匀，离子电导和电子电导比例比较均衡，载流子的传导速率最快，总电导率最高；在6SDC-4LNZ中，电子电导有剩余，离子电导太少，载流子的传导速率较慢，以致电学性能下降。 4.对于NDC，加入少量烧结助剂(MoO3/WO3)后，微观结构得到改善和晶格畸变有利于缺陷移动两方面的共同作用导致载流子的传导速率加快，进而导致NDC总电导率增加；NDCW晶粒与晶粒之间的连接比NDCMo更紧密一些，而且NDCW的晶粒尺寸要比NDCMo更大一些，导致载流子的传导速率更快一些，以致NDCW总电导率略比NDCMo总电导率高。