固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种具有高效率、低污染、全固态等优点的新型发电装置。由于其对多种燃料气体（氢气、碳氢化合物等）的广泛适应性,所以具有广泛的应用基础。SOFC的性能很大程度上受电极材料（阴极和阳极）的催化性能决定。最近的研究表明,传统SOFC的构型能被一种新的构型取代,电极材料可以同时用于阴极和阳极,即对称固体氧化物燃料电池（SSOFC）。因其具有简单的制备工艺,通过改变气流方向就可以有效解决电极表面硫中毒和碳沉积等优点,近期受到了人们的广泛重视。具有K₂NiF₄结构的复合氧化物（A2BO₄）由于具有良好的结构稳定性、较高电子电导率和离子电导率而受到研究人员的关注,将其应用于中温固体氧化物燃料电池（IT-SOFC）电极材料方面的研究才刚刚起步。目前的研究多为将A2BO₄氧化物单一的应用于阴极或阳极。而将此类结构的复合氧化物同时应用于阴极和阳极的SSOFC对称电极材料的研究将变的更重要。在本论文中,首先我们为了深入理解A2BO₄型阴极的ORR反应机理,利用DFT方法研究了O2分别在La₂NiO₄（100）完整表面和缺陷表面的吸附行为。其次,在La_0.8Sr_1.2Co O₄±δ阴极材料中加入CGO组成复合阴极,研究CGO的加入对阴极ORR反应的影响,并提出了一种可能的氧离子传输机制。最后,系统研究了Fe系和Mn系两类A2BO₄型层状钙钛矿复合氧化物,评估它们作为IT-SSOFC对称电极材料的可行性。利用DFT方法系统研究了O2在La₂NiO₄（100）表面的吸附行为。结果显示表面结构和吸附构型对氧的吸附很重要。相比较在完整晶体中氧的吸附形态,具有缺陷的表面结构更有利于氧的吸附。Ni吸附位的吸附能分别为1.25 eV（Ni-super）和1.80 eV（Ni-per）,远高于La吸附位的吸附能,说明在K₂NiF₄型复合氧化物中过渡金属对氧的吸附更具活性。在La₂NiO₄（100）表面产生的氧空位能够促进氧分子在氧化物表面的吸附。此外,结果还显示氧空位也能作为吸附氧的吸附位。在所有的构型中,Ni-O-Ni构型具有最稳定的结构和最高的吸附能（2.61 eV）。利用局域态密度（LDOS）和差分电荷密度分析也能进一步证明这个结论。柠檬酸盐法成功合成了具有层状钙钛矿结构的LSCO₄。将CGO加入到LSCO₄中构成复合阴极材料。研究结果表明LSCO₄-CGO复合阴极材料与LSGM电解质有良好的化学相容性,并且CGO的加入导致复合阴极的极化电阻大大减小。极化过电位测试表明在750℃,复合阴极的电流密度为313 mWcm2时测得的极化过电位最小,其值为63 mV。LSCO₄-CGO/LSGM/NiO单电池在650、600和750℃时,单电池的功率密度分别为152 mW cm-2,291 mW cm-2和515 mW cm-2。固相法合成了另一种新型层状钙钛矿结构对称电极材料La0.6Sr1.4MnO₄±δ（LSMO₄）。经XRD和TGA分析后,结果显示LSMO₄对称电极材料在还原气氛中相当稳定,并且LSMO₄与LSGM具有良好的化学相容性。在800℃LSMO₄在空气和5%H2/Ar中的电导率分别为5.5 S m-1和0.4×10-2 S m-1。结合实验和第一性原理计算解释了LSMO₄在不同气氛下电导率存在巨大差异的原因。在800℃空气中的极化电阻为0.87Ωcm2;在800℃5%H2/Ar中的极化电阻为2.07Ωcm2。全电池测试结果显示,在800℃单电池LSMO₄/LSGM/LSMO₄的功率密度为59 mW cm-2。用固相反应法制备了La_xSr_2-xFeO₄±δ（0.6≤x≤1.4）系列电极材料。在还原气氛下,LaxSr2-x FeO₄±δ（0.6≤x≤1.4）电极材料均保持稳定,并与电解质具有很好的化学相容性。随着La离子的掺杂量的增加,电极材料在空气还原气氛中的电导率均呈下降趋势。800℃时,x=0.6的样品在空气中的电导率最大,而x=0.8的样品在还原气氛中的电导率最大。在800℃时,当x=0.6时空气中的极化电阻最小,约为1.21Ω.cm2;而在5%H2/Ar气氛中,x=0.8时的极化电阻最小,其值约为7.5Ω.cm2。800℃时单电池La_0.8Sr_1.2FeO₄±δ/LSGM/La_0.8Sr_1.2FeO₄±δ的功率密度最高,达到73 mW cm-2。固相反应法合成了La_0.8Sr_1.2Fe_0.9M_0.1O₄±δ（M=Co,Cu,Mn）层状钙钛矿结构电极材料。三种掺杂样品在还原气氛下的稳定性良好,并与电解质LSGM之间无化学反应。发现在La_0.8Sr_1.2Fe_0.9Co0.1O₄±δ和La_0.8Sr_1.2Fe_0.9Cu0.1O₄±δ还原后的粉末样品表面分别析出了均匀的金属Co和Cu纳米颗粒。800℃时La_0.8Sr_1.2Fe_0.9Co0.1O₄±δ在空气和5%H2/Ar中的电导率分别为44.8 S m-1和0.14 S m-1;La_0.8Sr_1.2Fe_0.9Cu0.1O₄±δ的电导率分别为73.2 S m-1和0.86 S m-1;La_0.8Sr_1.2Fe_0.9Mn0.1O₄±δ的电导率则分别为25.2 S m-1和0.23 S m-1。La_0.8Sr_1.2Fe_0.9M_0.1O₄±δ（M=Co,Cu,Mn）电极材料具有较好的氧还原和氢气氧化催化活性。全电池测试结果显示800℃时,这三种对称电极材料以LSGM为电解质的单电池,最大功率密度分别达到了275 mW cm-2,337 mW cm-2和183 mW cm-2。La_0.8Sr_1.2Fe_0.9M_0.1O₄±δ（M=Co,Cu,Mn）很有希望成为中温对称固体氧化物燃料电池对称电极材料的候选者。