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电解质支撑固体氧化物燃料电池相对于传统的阳极支撑固体氧化物燃料电池具有更好的长期稳定性，因而具有更好的商业化应用前景。电解质支撑固体氧化物燃料电池对电解质及阳极材料具有更高的要求。对于电解质而言，除了拥有高的电导率，其作为支撑体需要有足够好的力学性能来支撑整个电池;对于阳极而言，Ni-YSZ金属陶瓷虽然具有很高的电化学性能，但碳氢燃料下的积碳现象是阻碍固体氧化物燃料电池应用发展的一个主要障碍。 本论文的目的在于:探寻具有高抗弯强度和低成本的氧化锆基电解质材料，并以此为基础制备出高性能的电解质支撑单电池;探索解决Ni基金属陶瓷阳极材料积碳问题的新方法并研究其机理。论文主要包括以下几部分内容: (1)在10Sc1CeSZ电解质材料制备过程中以Al2O3作为添加剂，研究了Al2O3对氧离子电导率及抗弯强度等性能的影响。结果表明Al2O3能有效的降低电解质的晶界电阻。当Al2O3含量超出其在氧化锆内的溶解度时会在晶界析出，析出的Al2O3能够吸收晶界内的富硅玻璃相，起到净化晶界的作用，从而降低晶界电阻。同时Al2O3能大幅提高电解质的力学性能，其抗弯强度随着Al2O3含量的增加而增大，添加0.5wt％的Al2O3能将抗弯强度提高约100 MPa。 (2)采用柠檬酸络合法制备了(Sc2O3)0.06(Al2O3)x(ZrO2)0.94-x(x=0，0.005，0.01，0.02)系列电解质材料，研究了Al2O3掺杂量对电解质材料性能的影响。结果表明Al2O3掺杂能很好的促进电解质的烧结，有利于提高致密度及降低烧结温度。Al2O3掺杂有效的降低晶界电阻并提高其抗弯强度。当Al2O3掺杂量为1mol％时，氧离子电导率在800℃为0.050 S/cm，室温抗弯强度达912MPa，相对于6 mol％掺杂的氧化锆提高了约280MPa。采用120μm该材料做支撑的电池在800℃最高功率密度为0.43 W/cm2，且在0.625 A/cm2恒流放电200 h后性能没有衰减。 (3)采用固相法制备了镱铝共掺杂氧化锆电解质材料。Al2O3对电导率的影响与Yb2O3的掺杂量有关，仅当Yb2O3掺杂量为6 mol％时，Al2O3掺杂有利于氧离子电导。低含量Yb2O3(4～6 mol％)掺杂的氧化锆具有极高的抗弯强度(＞560 MPa)，Al2O3掺杂可以使其抗弯强度进一步增加，增加的幅度随着Yb2O3掺杂量的增加而降低。6 mol％ Yb2O3和0.5 mol％ Al2O3共掺杂的氧化锆电解质具有优异的抗弯强度(703 MPa)和最高的氧离子电导率(0.031 S/cm，800℃以其作为支撑体的电池在800℃的功率密度为0.40 W/cm2。 (4)采用化学气相沉积发用SrO对Ni-YSZ阳极进行修饰，随后制备了单电池，测试SrO对Ni-YSZ阳极电化学性能的影响。结果表明通过该方法可以获得具有纳米SrO岛状结构的Ni颗粒表面。具有SrO修饰阳极的电池在电化学性能和长期稳定性上都表现出更为优异的性能，这主要归因于具有纳米SrO岛状结构的Ni颗粒表面对水分子的吸附解离，沉积在Ni颗粒表面的C能与吸附的OH-结合，从而起到去积碳的作用。