固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells)是一种将化石燃料、生物质燃料以及其他碳-氢化合物燃料中的化学能通过电极反应直接转换为电能的发电装置，具有零污染、高效率、适用广、无噪音以及连续工作和积木化的特点，是21世纪公认的高效绿色能源。传统Ni基金属陶瓷支撑固体氧化物燃料电池存在诸多问题：材料成本过高、结构强度较低、热循环性能差、陶瓷部件难以机械加工、使用碳氢燃料容易积碳导致电极失活。因此，开发低成本、高效率、批量化制备的新型阳极支撑固体氧化物燃料电池是其产业化的重要途径。　　本研究主要内容包括：⑴以NiO和Fe2O3作为原料，采用流延-丝网印刷-高温共烧结工艺制备了以Ni0.9Fe0.1合金为支撑体，Ni-GDC(Ce0.9Gd0.1O2-δ)为阳极，GDC为电解质，LSM(La0.8Sr0.2MnO3)包覆BSCF(Ba0.5Sr0.5Co0.2Fe0.8O3)为阴极的MS-SOFC。MS-SOFC烧结后的支撑体由NiO和NiFe2O4相组成，在H2气氛中，650℃还原2 h，支撑体变为多孔Ni-Fe合金。对Ni-Fe合金支撑SOFC的电化学和氧化还原循环性能分别进行了研究，结果表明，以3％H2O+97%H2作为燃料气体，在650℃的工作温度，电池达到最大功率密度1.04 W cm-2，0.4A cm-2恒流放电，稳定运行72 h，经历5次氧化还原循环后，开路电压(OCV)和最大功率密度均未发现明显衰减。⑵系统分析了Ni和Ni0.9Fe0.1合金支撑的SOFC在CH4燃料中的性能，发现两类支撑体对CH4的重整能力存在差异，导致到达阳极功能层参加电化学反应的气体成分不同，进而影响电池性能。应用第一性原理计算了Ni和Ni0.9Fe0.1合金对C和H2O吸附能，分析了C在金属支撑体表面产生的机理。研究结果表明，加入10 mol%Fe可以提高合金对H2O的吸附性能，降低对C原子的吸附。Ni-Fe合金支撑的SOFC在650℃下，以增湿的CH4为燃料，其最大功率密度达到1.01 W cm-2，在0.4 A cm-2电流密度下恒流放电，电池工作电压在50h测试中从0.65V降低到0.60V。测试之后，Ni0.9Fe0.1合金支撑体中发现无定型积碳，而阳极功能层没有明显积碳。⑶为了进一步改善支撑体对CH4的重整性和抗积碳性能，提高MS-SOFC在CH4气氛中的稳定性，采用水溶液注入法，在多孔金属支撑体中注入NiTiO3(NTO)，对其表面进行改性。NTO在还原气氛中能够分解成Ni和TiO2，TiO2表面存在大量氧空位，有助于提高支撑体对H2O的吸附性能，从而提高CH4重整活性，此外，TiO2通过与金属支撑体界面之间的强交互作用，可以有效抑制金属Ni颗粒的长大，避免支撑体表面积碳。电池在650℃的最大功率密度为1.04Wcm-2，在96h恒流放电测试过程中(电流密度为0.4Acm-2)，电池工作电压略有衰减。对电池实际工作过程中的交流阻抗谱进行解卷积，结果表明随NTO担载量的增加，电池重整过程、气体扩散过程以及气体与离子耦合反应过程均有不同程度加快。O2-TPO表明在支撑体中注入3 wt%的NTO能够有效抑制积碳。