-溶液等離子噴涂制備La0.8Sr0.2MnO3陰極的微結(jié)構(gòu)及電化學(xué)行為研究

1、先驅(qū)體溶液等離子噴涂制備La0.8Sr0.2MnO3陰極微結(jié)構(gòu)及性能研究王曉明，李成新，李長久，楊冠軍 西安交通大學(xué)，浙江師范大學(xué)2011.10.16 武漢 主要內(nèi)容p研究背景p先驅(qū)體溶液等離子噴涂LSM組織結(jié)構(gòu)及其極化性能 溶劑：蒸餾水、無水乙醇p結(jié)論研究背景材料材料工藝工藝性能性能微結(jié)構(gòu)微結(jié)構(gòu)陰極極化成為制約陰極極化成為制約SOFC性能提高的關(guān)鍵因素之一！性能提高的關(guān)鍵因素之一！體系一定在材料體系一定的情況下，盡量減小顆粒尺寸！SOFC陰極層制備工藝陰極層薄膜制備方法流延成型絲網(wǎng)印刷涂覆法溶膠-凝膠法 高溫?zé)Y(jié) 熱噴涂：熱噴涂：高效率、工藝簡單，不需后續(xù)燒結(jié)工藝。界面反應(yīng)、顆粒長大大氣等離

2、子噴涂(APS） 熱噴涂法制備陰極層液料等離子噴涂懸浮液（SPS）金屬先驅(qū)體溶液(SPPS)研究內(nèi)容l先驅(qū)體溶液等離子噴涂制備LSM陰極l噴涂工藝對極化性能的影響規(guī)律SPPS LSM沉積機制液滴受熱發(fā)生蒸發(fā)、分解、反應(yīng)、形核、燒結(jié)致密等物理化學(xué)反應(yīng)形成細小顆粒并沉積在基體上形成涂層先驅(qū)體溶液等離子噴涂系統(tǒng)及沉積機制實驗材料及工藝參數(shù)工藝參數(shù)表試劑名稱分子量(g/mol)含量(wt%)La(NO3)36H2O444.4799.9%Mn(NO3)2溶液211.6350%Sr(NO3)2291.0399.9%無水乙醇46.0799.8%蒸餾水18100%實驗原料表功率（kW）電流（A）電壓（V）主氣

3、（Ar）（L/min）輔氣（H2）（L/min）基體溫度（oC）噴涂距離（mm）溶劑306005038340060蒸餾水無水乙醇測試裝置及電池結(jié)構(gòu)三電極法電池結(jié)構(gòu)極化測試裝置示意圖電化學(xué)工作站：Solartron 1260/1287測試溫度：8001000oC頻率范圍：0.1105 Hz熱處理對不同溶劑的SPPS LSM相結(jié)構(gòu)的影響溶劑為水溶劑為酒精1050oC熱處理2 h后，陰極層均完全轉(zhuǎn)變成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的LSM噴涂態(tài)的LSM結(jié)晶程度更高 溶劑類型對SPPS LSM表面形貌的影響水為溶劑多孔海綿狀、團聚固體粒子球形顆粒： 0.22 m溶劑為酒精熱處理：1050oC / 2h熱處理對LSM表面形

4、貌的影響水為溶劑沉積粒子均發(fā)生了明顯的燒結(jié)現(xiàn)象，顆粒之間出現(xiàn)頸部，多孔絮狀粒子消失，涂層主要由近似球形顆粒組成，尺寸約為0.51 m團聚體中的小顆粒與噴涂態(tài)差別不大，沒有發(fā)生明顯的顆粒燒結(jié)、長大現(xiàn)象 酒精為溶劑酒精為溶劑微米到亞微米甚至納米級尺寸多孔結(jié)構(gòu),氣孔率： 38 vol %水為溶劑0.51 m的球形顆粒,多孔層狀結(jié)構(gòu),氣孔率： 43 vol %溶劑類型對SPPS LSM斷面形貌的影響溶劑種類對LSM陰極極化的影響溶劑種類陰極極化（cm2）800oC850oC900oC950oC1000oC蒸餾水4.492.321.180.560.3無水乙醇2.551.040.40.210.15無水乙醇約為水溶液先驅(qū)體等離子噴涂制備的LSM的3356%。水為溶劑溶劑為酒精結(jié) 論u 當(dāng)采用水做溶劑，噴涂態(tài)LSM沉積粒子主要為多孔海綿狀以及團聚固體粒子，顆粒尺寸約為0.51 m，涂層顯示出明顯的層狀結(jié)構(gòu)；u 當(dāng)采用無水乙醇做溶劑，噴涂態(tài)LSM由0.22 m的小顆粒形成亞微多孔結(jié)構(gòu)，1050oC熱處理2 h