-溶液等离子喷涂制备La0.8Sr0.2MnO3阴极的微结构及电化学行为研究

1、先驱体溶液等离子喷涂制备La0.8Sr0.2MnO3阴极微结构及性能研究王晓明，李成新，李长久，杨冠军 西安交通大学，浙江师范大学2011.10.16 武汉 主要内容p研究背景p先驱体溶液等离子喷涂LSM组织结构及其极化性能 溶剂：蒸馏水、无水乙醇p结论研究背景材料材料工艺工艺性能性能微结构微结构阴极极化成为制约阴极极化成为制约SOFC性能提高的关键因素之一！性能提高的关键因素之一！体系一定在材料体系一定的情况下，尽量减小颗粒尺寸！SOFC阴极层制备工艺阴极层薄膜制备方法流延成型丝网印刷涂覆法溶胶-凝胶法 高温烧结 热喷涂：热喷涂：高效率、工艺简单，不需后续烧结工艺。界面反应、颗粒长大大气等离

2、子喷涂(APS） 热喷涂法制备阴极层液料等离子喷涂悬浮液（SPS）金属先驱体溶液(SPPS)研究内容l先驱体溶液等离子喷涂制备LSM阴极l喷涂工艺对极化性能的影响规律SPPS LSM沉积机制液滴受热发生蒸发、分解、反应、形核、烧结致密等物理化学反应形成细小颗粒并沉积在基体上形成涂层先驱体溶液等离子喷涂系统及沉积机制实验材料及工艺参数工艺参数表试剂名称分子量(g/mol)含量(wt%)La(NO3)36H2O444.4799.9%Mn(NO3)2溶液211.6350%Sr(NO3)2291.0399.9%无水乙醇46.0799.8%蒸馏水18100%实验原料表功率（kW）电流（A）电压（V）主气

3、（Ar）（L/min）辅气（H2）（L/min）基体温度（oC）喷涂距离（mm）溶剂306005038340060蒸馏水无水乙醇测试装置及电池结构三电极法电池结构极化测试装置示意图电化学工作站：Solartron 1260/1287测试温度：8001000oC频率范围：0.1105 Hz热处理对不同溶剂的SPPS LSM相结构的影响溶剂为水溶剂为酒精1050oC热处理2 h后，阴极层均完全转变成钙钛矿结构的LSM喷涂态的LSM结晶程度更高 溶剂类型对SPPS LSM表面形貌的影响水为溶剂多孔海绵状、团聚固体粒子球形颗粒： 0.22 m溶剂为酒精热处理：1050oC / 2h热处理对LSM表面形

4、貌的影响水为溶剂沉积粒子均发生了明显的烧结现象，颗粒之间出现颈部，多孔絮状粒子消失，涂层主要由近似球形颗粒组成，尺寸约为0.51 m团聚体中的小颗粒与喷涂态差别不大，没有发生明显的颗粒烧结、长大现象 酒精为溶剂酒精为溶剂微米到亚微米甚至纳米级尺寸多孔结构,气孔率： 38 vol %水为溶剂0.51 m的球形颗粒,多孔层状结构,气孔率： 43 vol %溶剂类型对SPPS LSM断面形貌的影响溶剂种类对LSM阴极极化的影响溶剂种类阴极极化（cm2）800oC850oC900oC950oC1000oC蒸馏水4.492.321.180.560.3无水乙醇2.551.040.40.210.15无水乙醇约为水溶液先驱体等离子喷涂制备的LSM的3356%。水为溶剂溶剂为酒精结 论u 当采用水做溶剂，喷涂态LSM沉积粒子主要为多孔海绵状以及团聚固体粒子，颗粒尺寸约为0.51 m，涂层显示出明显的层状结构；u 当采用无水乙醇做溶剂，喷涂态LSM由0.22 m的小颗粒形成亚微多孔结构，1050oC热处理2 h