中文摘要：

以在固体氧化物燃料电池（SOFC）中直接利用甲烷燃料为目标，探索高性能SOFC阳极材料。以钙钛矿型材料ABO3为母体（A=La；B=Al,Ga,Sc），在A位掺杂A'（A=Sr或/和Na）；B位进行双掺杂(B'=Mn,Fe；B''=Mg,Zn,Cu)。研究各材料的抗还原结构稳定性、氧化-还原气氛下的电导率以及对甲烷的催化氧化特性。分析不同掺杂元素的电荷补偿机制和催化作用机理，揭示了掺杂元素和掺杂量对性能的影响规律；考察阳极材料与常用SOFC电解质的化学相容性；构建单元SOFC，研究其对直接利用甲烷的电化学性能。研究表明，La0.8Sr0.2Al1-xMnxO3-δ(LSAM，x=0.5,0.6)具有良好的抗还原结构稳定性、较高的还原气氛电导率和对甲烷的高催化完全氧化活性，并且与常用电解质YSZ和GDC具有良好的化学相容性；以LSAM-GDC为阳极构建的单元SOFC已表现出较好的电化学性能（在800 oC时，以湿CH4为燃料的最大输出功率密度为~0.10 W/cm2），且具有良好的抗积碳稳定性。研究成果为高性能直接甲烷SOFC 阳极材料的发展具有重要科学意义。