能源作为国家命脉,是实现工业进步,社会发展的重要基石。在保证高效利用能源的同时,实现低排放、零污染等目标的能源转化途径也成为对于环境友好型社会发展的必要要求,可以尽快实现“碳达峰”、“碳中和”伟大战略目标。固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效、能量密度高的化学燃料发电装置,可以在一定程度上缓解当下社会对化石能源等不可再生能源的重度需求,通过改变能源结构,减少温室气体及硫氧化物、氮氧化物的排放。电极材料与微观结构的发展可以将燃料的通用性扩展到碳质燃料（气态烃类燃料、液态醇类燃料等）。目前,含碳燃料的SOFC目前面临的挑战主要有:电池阳极与含碳燃料的适配性低、对含碳燃料催化性能较差、稳定性不高、碳沉积严重等问题。以上问题均会导致电池整体的性能较低,输出功率难以达到要求。本文针对于含碳燃料气体应用于SOFC装置,通过阳极材料构筑、表面微结构的设计等手段在电极抗积碳性能、气体催化性能、控制极化损失等方面展开系列研究工作。利用还原状态下钙钛矿氧化物化学不稳定性特点,通过晶体结构设计,在燃料条件下原位形成金属/氧化物复合结构,以提升烃类燃料的催化性能。在SrFeO3的A位上进行Ce4+的掺杂以增加还原气氛中的物质的结构稳定性,但阳离子如果超过晶体的溶解极限,CeO2在降温过程中会在表面析出。析出的原因并不是反应不充分的结果,而使物质在降温过程中的偏析过程。Ru4+在Ce0.2Sr0.8FeO3的Fe位点上进行原子百分含量为5%的掺杂,可以阻止二氧化铈在空气中的偏析并在燃料条件下诱导表面分解,形成纳米级的Sr O、CeO2和Ru~0。由于其在氧化、还原气氛下的高结构稳定性,可将其用于对称固体氧化物燃料电池的阴极和阳极,相同的制备流程与工艺,有利于降低电池的制造成本。当H2用作阳极燃料时,在Sr和Mg掺杂的La GaO3电解质上装涂Ce/Ru共掺杂Sr FeO3的电极,其对称固体氧化物燃料电池显示出较小的Rp值:0.12Ωcm~2。在800℃下分别以H2和C3H8作为燃料的对称燃料电池,其功率密度分别达到846m W cm-2和310 m W cm-2。在Ce掺杂的Sr FeO3样品中,通过在Fe位上进行Ru4+的掺杂,可以在还原状态下通过诱导出溶,以提升碳质燃料下的抗结焦性能,并促进有效的燃料氧化。利用甲醇和乙醇等生物燃料的固体氧化物燃料电池可以实现生物质炭的高效转化,并促进其在运输或固定动力装置中的广泛应用。在此,在Sr Fe0.95Ni0.05O3中进行Ce4+在A位上的掺杂,以促进该物质在还原条件下B位离子的Fe Ni3和CeO2的出溶,有助于阳极室中的醇类燃料的重整和C-C键的断裂,并促进其作为电池在燃料电池模式下的焦炭氧化消耗。铁氧体钙钛矿在800 oC下乙醇蒸汽中呈现化学稳定性,然而,其在纯乙醇条件下呈现较差的化学稳定性,高碳逸度会导致Fe单质、铁系碳化物的形成。然而,Ce0.2Sr0.8Fe0.95Ni0.05O3阳极在燃料电池模式下可以保持高度钙钛矿结构,并且在0.5 V偏压下,在C2H5OH燃料中电池可以稳定运行300小时,测试结束后的阳极表面没有明显积碳现象。在化学动力学上,阳极表面的碳沉积的消耗过程归结于氧离子的高速迁移速率,O2-通过电解质传输到阳极的三相界面,通过闭合电路,实现焦炭的消耗和沉积之间的动态平衡。对于具有相同Ce20SFN阴极和阳极的对称固体氧化物燃料电池,在800 oC,乙醇燃料下电池的最大功率密度为0.58 W cm-2,极化电阻为0.21Ωcm~2。长期稳定性测试的结果表明:Ce20SFN对醇类燃料的催化氧化过程具有高度可逆性和稳定性,作为对称固体氧化物燃料电池的电极材料具有广阔的前景。