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以常壓電漿噴射束製備鑭鍶錳氧化物固態燃料電池陰極材料之研究

為了解決電容編號換算的問題，作者黃慧婷 這樣論述：

本研究利用常壓電漿噴射束系統(Atmospheric pressure plasma jet, APPJ)製備三元鑭鍶錳氧化物（La0.5Sr0.5MnO3, LSM）之奈米顆粒，應用於固態氧化物燃料電池之陰極端。實驗以硝酸鑭、硝酸鍶與硝酸錳混合水溶液作為前驅物來源，結合噴霧熱解法與電漿噴塗法製程之特性製備出其材料。本研究之架構主要分為二大部分，第一部分以粉體之製備為主，藉由氧氣載氣氣體將前驅物通入電漿束口製備出LSM粉體後，分別以X光繞射儀(XRD)分析其熱處理前後之結晶性質、以全反射X光螢光分析儀(TXRF)鑑定其化學成分、雷射粒徑分析(DLS)確定其顆粒尺寸大小，並以掃描式電子顯微鏡(

SEM)與穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察其表面形貌與微結構。由實驗結果顯示，剛沉積之LSM粉體之表面形貌為接近球狀之中空奈米顆粒，經由1000℃燒結後其相結構鑑定確認為La0.5Sr0.5MnO3晶體，粒徑大小約40nm，其化學成分分析結果也指出經由電漿製程所製備出的LSM與起始所配置之前驅物溶液摻雜比例結果一致。此外亦可推測LSM粉體之顆粒成形機制為溶質過飽和在表面先行析出固相(surface precipitation)，產生的中空球狀顆粒隨著熱處理中之燒結聚集效應使得球殼開始塌陷，同時伴隨著氧化反應最後形成多孔之鑭鍶錳氧化物顆粒。第二部分以常壓電漿噴射束沉積LSM薄膜於8YSZ碇材，同樣

以O2為載氣氣體，以不同噴塗距離之電漿參數探討對薄膜品質之影響，最後針對LSM鍍層進行電化學分析，以建立常壓電漿噴射束製備多孔陰極薄膜之目標，期望能應用於SOFC之固態陰極材料上。實驗結果顯示，在電漿功率500W、乾燥空氣30 slm、載氣氣體1slm搭配噴塗距離為25mm時，有較多孔隙結構。本研究之電化學分析結果顯示，對稱式半電池(LSM/YSZ/LSM)在操作溫度600~900°C空氣氣氛下，其最大交換電流密度約為65.2 mA/cm2；交流阻抗分析結果也顯示，LSM粗糙的多孔性表面會造成電雙層(Double layer)現象。氫氣氣氛下非對稱式半電池(LSM/YSZ/Pt)發電功率(Po

wer density)之輸出大小約為46 mW/cm^2，換算其ASR值約5.72 Ωcm-2，整體電位輸出介於0.94~1.01 V之間。由上述結果可知，本研究可透過常壓電將噴射束成功製備出LSM薄膜應用於固態氧化物燃料電池之陰極材料。

以化學共沉法製備鑭銦鎵氧化物並摻入鉛、鎳、銅或銀及其性質研究

為了解決電容編號換算的問題，作者謝沅任 這樣論述：

本實驗著力於以化學共沉法製備最佳比例之鑭銦鎵氧化物陶瓷粉末，並摻入不同比例的鉛、鎳、銅、銀等元素，探討此化合物的合成法式以及特性分析；此乃由於化學共沉法具有高均勻性、高反應性、高品質，以及精確的化學計量比。 以化學共沉法製得鑭銦鎵之前導化合物，經冷凍乾燥後，分別於900oC、1000 oC、 1100 oC煆燒2小時。將煆燒後之產物壓錠，於1200 oC、1300 oC、 1400 oC下燒結8小時，經XRD分析得知，沒有其他雜相產生。以化學共沉法製備摻入各比例之鉛、鎳、銅、銀，經冷凍乾燥後，以1100 oC煆燒2小時，由XRD分析得知摻入少量的鉛、鎳、銅、銀並沒其他雜相出現。將煆

燒後之產物壓錠，於1200 oC下燒結8小時。 由高阻抗儀在室溫下量測其直流阻抗與電壓的關係，發現鑭銦鎵氧化物在1400 oC下燒結之阻抗為1010 Ω-cm，1300 oC下燒結之阻抗為107 Ω-cm，1200 oC下燒結之阻抗為106 Ω-cm。摻入鉛、鎳、銅、銀可有效降低阻抗，且摻入量達0.8%時可得到較低之阻抗。其值分別為:2.41~7.07×106 Ω-cm、2.11~4.66×106 Ω-cm、1.48~3.10×106 Ω-cm、1.09~1.32×106 Ω-cm。 利用LCR測量儀在室溫下測量其電容值經公式換算成介電常數，得知鑭銦鎵氧化物1400 oC下燒結之介電常

數為13~14，1300 oC下燒結之介電常數為14~17，1200 oC下燒結之介電常數為17~25。介電常數隨著燒結溫度和LCR量測頻率的升高而降低。摻入不同的元素可以使介電常數增加，摻入鉛之介電常數為22~31，摻入鎳之介電常數為35~49，摻入銅之介電常數為47~51，摻入銀之介電常數為59~67。