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固体氧化物燃料电池(SOFC)是将燃料中的化学能清洁、高效地转换为电能的电化学发电装置。直接使用碳氢化合物为燃料是固体氧化物燃料电池的发展趋势。这一技术的关键就在于寻求新型阳极材料来替代传统的Ni基阳极，使得碳氢燃料可以在阳极上直接发生电化学氧化而不产生碳沉积。掺杂钛酸锶以其在还原气氛中较高的电导率以及在碳氢燃料气体中的稳定性被认为是SOFC阳极的候选材料。本论文对Y和La掺杂的钛酸锶的电导率和其他物性进行了系统研究；提出了通过复合CeO2来提高阳极的催化性能，克服了掺杂钛酸锶对燃料气体催化性能较差的问题。以掺杂钛酸锶一氧化铈复合材料为阳极的单电池在甲烷气氛下表现出良好的电化学性能。本论文的主要研究成果如下：
(1)为提高SrTiO3的电导率，采用固相法合成了不同含量的Y和La掺杂的钛酸锶材料(YST、LST)。对其结构、烧结性能、热膨胀性能、电导率等进行了表征；通过组装单电池对其电化学性能进行了进一步考察。
(2)为提高阳极对燃料的催化性能，制备了YST-xCeO2(x=30、40、50、60、70wt％)复合阳极材料。对复合阳极的相容性、氧化铈的复合量对阳极材料的烧结性能、热膨胀性能、电导率等的影响进行了研究。通过组装单电池考察了不同氧化铈复合量对以YST-xceO2(x=30、40、50wt％)为阳极的电池性能的影响。结果表明电池的最大功率密度随氧化铈含量的增大而上升，以YST-50CeO2为阳极的单电池在900℃以甲烷为燃料时最大功率密度达到141.3mW/cm2。电池具有良好的工作性能，以甲烷为燃料运行120h基本没有衰减。
(3)对LST-xceO2(x=30、40、50、60、70wt％)复合材料的物理及电化学性能进行了表征。以LST-xCeO2(x=30、40、50wt％)为阳极的单电池测试结果表明，电池的最大功率密度随氧化铈含量的增大而上升。以LST-50CeO2为阳极的电池在900℃以甲烷为燃料时最大功率密度为276.3mW/cm2，运行172h基本没有衰减。
(4)采用气相色谱仪对以LST-50CeO2为阳极的单电池尾气进行分析，电池尾气中主要含有CH4、CO、H2O、H2以及未知的含碳有机物。基于测试结果初步讨论了阳极在甲烷气氛下的反应过程以及机理。
通过本文的研究发现，以掺杂钛酸锶一氧化铈复合材料为阳极的单电池在采用甲烷为燃料时，阳极中基本没有碳沉积的产生，表现出良好的电化学性能以及长期稳定性能，可以作为直接以甲烷为燃料的SOFC新型阳极材料。