超音速等离子喷涂制备非对称型La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ透氧膜的性能

采用超音速等离子喷涂方法制备出了La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF-6428)非对称型透氧膜。利用双聚焦离子束、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等手段观测膜层微观结构和物相成分,重点考察膜层高温结构稳定性和抗CO2腐蚀性能。采用四探针法测电导率比较SAPS膜和传统烧结膜的电子传导性能。结果表明,SAPS膜结构致密程度较高,膜层内部富含纳米晶粒,并呈现“微纳晶-纳米晶-超细纳米晶”顺序叠加结构。膜经历850℃,30次热循环测试和25 h持续加热测试后仍维持较高的致密度,表现出较好的结构稳定性。膜层在静态CO2气氛下,500℃时即开始相分解,且随着温度升高,相分解加速,到900℃时相分解快速完成并终止。相比之下,膜层在950℃,CO2吹扫气氛下相分解速率明显减慢,在经历2h加热后仅发生轻微分解。四探针法测得SAPS膜常温电导率达到0. 28 (Ω·cm)^-1,高出烧结膜一个数量级。进一步研究表明,SAPS膜晶格发生膨胀,引发膜层内部极化子尺寸增大,有助于内部电子的迁移。