固体氧化物燃料电池(SOFC)的中低温化是国际SOFC领域研究的重点与热点，提高电解质和电极在中低温条件下的性能，成为解决问题的关键。结合SOFC的国内外研究现状，本论文提出SOFC电解质材料和电极材料新的制备工艺，改善了电解质和电极微观结构;研发了新的复合电解质材料和新的电极材料，提高中低温条件下电解质和电极的离子电子传输性能和催化性能，化学相容性和热匹配性。主要内容如下:　　(1) SOFC电解质的制备和表征:通过绿色合成法丙烯酰胺聚合反应合成了具有钙钛矿结构的中温电解质La0.9Sr0.1 Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)和萤石型结构的中温电解质Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)，提供了一种制备高纯度、化学计量比精确、高比表面积、高烧结活性的中温固体氧化物燃料电池关键材料超细粉的新方法。采用超细电解质粉末，可以在较低温度下实现电解质隔膜的致密化，从而有效避免在电池三合一组件制备过程各种电池材料的相互作用。研究结果表明，用这种方法合成LSGM和SDC纳米粉体具有较高的烧结性能，高导电性和低传导活化能。通过甘氨酸共燃烧法(GNP)合成一系列不同质量比的SDC-LSGM复合电解质，研究了LSGM掺杂量的变化对复合电解质电化学性能的影响。在SDC中掺杂适量LSGM，电解质的离子电导率和烧结性能得到极大改善。但随着LSGM含量的增加，杂相增多，电导率显著降低。所有混合试样中，SDC和LSGM混合质量比为8∶2(SL82)是最佳比例试样，800℃和700℃时的离子电导率分别是0.113 S/cm和0.059 S/cm。　　(2)用GNP法制备了(Gd1-xSrx)yCoO3-δ系列阴极材料，并研究了阴极材料的电化学性能。考察了(Gd0.8Sr0.2)yCoO3-δ-nSDC复合阴极中SDC的不同含量和A-缺位对热膨胀、电导率和交流阻抗的影响，并组装了单电池，研究了组成和温度对单电池功率密度和过电位的影响。阻抗测试表明，Gd0.8Sr0.2CoO3-δ(GSC)-nSDC系列复合阴极中，当SDC的质量分数为40％(GSC-40SDC)时，极化阻抗值最小，在750℃时的阻抗Rp为0.251Ω·cm2。(Gd0.8Sr0.2)yCoO3-δ-50SDC系列复合阴极中，当y=0.96(GSC96)时极化电阻最小，750℃时Rp仅为0.094Ω·cm2。以H2/O2为燃料测试了Ni-35SDC｜ SDC｜ GSC-nSDC单电池的性能，当SDC的质量分数为40％时，单电池的电化学性能最好，在750℃时的最大功率密度为330 mW/cm2，放电电流为0.4 A/cm2时，过电位为0.07 V。以H2/O2为燃料测试了Ni-35SDC| SL82| GSC96-50SDC和Ni-35SDC｜ SL82| GSC-50SDC单电池的性能，电池在750℃时的最大功率密度分别为352 mW/cm2和190 mW/cm2，A-适量缺位可有效改善电极的电化学性能。　　(3)中温SOFC阴极微观结构的优化和性能研究:通过绿色合成法丙烯酰胺聚合反应合成了La0.8Sr0.2MnO3(LSM)纳米粉体，考察了焙烧温度对粉体粒径和比表面积的影响，以及粉体粒径对阴极微观结构和单电池电化学性能的影响，研究结果表明，当阴极材料LSM的颗粒粒径从40 nm增加到90 nm，以H2/O2为燃料，电池工作温度为650℃时，最大功率密度从132 mW/cm2增加到228 mW/cm2，电极极化电阻从2.547Ω·cm2下降到1.034Ω·cm2。较大的纳米颗粒制备的阴极具有优良均匀的微观结构，导致更高的功率密度和更低的电极极化电阻。研究了Co3O4掺杂对GSC-40SDC复合阴极微观结构和单电池电化学性能的影响，Co3O4极大地改善了阴极的催化性能，在所测样品中，当Co3O4的质量分数为30％时，电池具有最佳电化学性能，测试温度为750℃时，电池的极化阻抗为0.096Ω·cm2，最大功率密度518 mW/cm2。研究了在电解质和电极之间加入与电解质相同材料的夹层，对电极微观结构和阴极电化学性能的影响，研究结果表明，具有夹层样品的电极与夹层界面的结合程度，优于不含夹层样品电极与电解质界面的结合程度，负载了SDC夹层的阴极氧还原活性高于没有夹层的电极。　　(4)用静电纺丝技术优化SOFC阳极微观结构，探索了制备金属-陶瓷Ni-SDC复合纳米纤维的工艺流程，并以Ni-SDC纳米纤维为阳极组装Ni-35 SDC/SDC/LSM-50SDC单电池，研究了阳极表面微观结构和单电池电化学性能。用电纺技术制备金属-陶瓷Ni-SDC复合纳米纤维，前驱液采用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，无机盐（醋酸镍、硝酸铈和硝酸钐）的质量分数为15 wt％，聚乙烯吡咯烷酮质量分数为15 wt％的比例配置，电压为15kV，接收距离为12 cm，空气湿度低于30％，Ni-SDC纳米纤维原丝在700℃烧结4h得到Ni-SDC复合纳米纤维。纳米纤维的直径基本上在200nm左右，且轴向较为均匀。以纳米纤维为阳极组装的单电池，当测试温度为750℃时，最大功率密度为187 mW/cm2，是使用传统方法制备相同Ni含量粉体阳极单电池的1.5倍。并且纤维阳极在H2还原前后，阳极表面纤维结构保持，没有发生明显变化，提高了阳极在还原气氛中的稳定性。