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固体氧化物燃料电池(Solide oxide fuel cells,SOFCs)是一种高效清洁的能量转换装置,电解质作为其关键组成部分是目前研究的热点。电解质分为氧离子导体和质子导体电解质两大类。作为氧离子导体电解质代表SDC(20%molSm2O3稳定的CeO2)而言,限制其应用的一个重要方面是其烧结活性较差,难以在1500℃以下烧结的足够致密,因此,很多研究学者致力于改善SDC粉体的烧结活性,降低其烧结温度研究,基于课题组研究证实过渡金属掺杂可有效改善陶瓷素坯的烧结活性。作为质子导体电解质代表BaZrO3基钙钛矿型质子导体电解质材料具有良好的化学稳定性和较高的晶粒电导率,是潜在的质子导体固体氧化物燃料电池候选电解质材料之一,但是缺点是烧结温度高和总电导率较低。本论文采用柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧合成法制备了M (M=Fe、Co、Ni)掺杂合成Smo.1Ceo.79Cao.iMo.01Oi.9(M=Fe、Co、Ni)及未掺杂的Smo.1Ceo.8Ca0.1O1.94种氧离子导体电解质材料和BaZro.8NdxSmo.2-x03-δ(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)6种质子导体电解质材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、阿基米德排水法和交流阻抗法等对材料物相、微观结构和电性能等进行表征。第三章分别以过渡金属Fe、Co、Ni对Smo.1Ce0.8Cao.1O1.9进行掺杂,以研究掺杂对材料烧结活性及电性能的影响。结果表明,Smo.1Ce0.79Cao.1M0.01O1.9(M=Fe、 Co、Ni)及未掺杂的Smo.iCeo.8Ca0.1O1.94种电解质粉体经700℃热处理3h后的粉体以及1250℃高温煅烧的陶瓷体,均呈现单一的立方萤石相结构；SEM显示,过渡金属掺杂的三个样品素坯经过1250℃烧结5h后已经致密,阿基米德排水法测定其相对密度均在95%以上,表明Fe、Co、Ni的掺杂对改善SDC基电解质材料的烧结活性有明显的作用,Fe, Ni元素的添加对材料的电导率无明显影响。第四章详细研究了掺杂Nd和Sm对BaZrO3烧结性能和电性能的影响。结果表明,BaZro.8NdxSmo.2-x03-δ(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)经过1050℃～1100℃煅烧5h后均呈现单一的钙钛矿相结构。样品素坯随着烧结温度的升高,晶粒尺寸增大而孔隙率降低,在1450℃左右保温5h后的相对密度均达到95%以上,致密度已达到测试各种电性能的要求,说明利用Nd和Sm进行掺杂对BaZrO3质子导体基体材料烧结性能有明显的改善作用,烧结温度降低250℃左右。交流阻抗法测试电导率结果表明,BaZro.8NdxSmo.2-x03-s(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)在500～800℃测试温度范围内,湿润H2气氛中具有较高的质子电导率(800℃达到10-3S.cm-1),且x=0.15时的质子电导率最大(1.46×10-3S.cm-1),且电导率受温度影响较小,表明质子传输具有比氧离子传输更低的活化能,证明利用Nd和Sm进行掺杂可以有效提高BaZrO3质子导体基体材料的质子电导率。