面对全球能源需求不断上升和传统非可再生资源储量减少的双重压力，开发高效清洁的能源技术已成为确保能源安全和实现可持续增长的关键途径[1]。燃料电池能够直接将化学能转化为电能，在各种清洁能源技术中脱颖而出，因为它们具有较高的能量转换效率和环保优势。其中，固体氧化物燃料电池（SOFCs）被视为未来能源系统的关键组成部分，因为它们的能量转换效率（60%–80%）不受卡诺循环的限制，燃料选择灵活，并且具有全固态结构的稳定性[2]。然而，当前SOFC技术的实际应用仍面临重大挑战。尽管高工作温度（800–1000°C）有利于离子传导和电化学反应，但同时也导致了材料加速降解、热循环耐久性降低、陶瓷材料成本高昂以及高温制造工艺复杂等问题[3,4]。因此，将工作温度降低到中等范围（500–800°C）已成为研究重点，这样可以利用成本效益高的金属材料，实现快速启停，并简化系统架构[5,6]。在这种背景下，金属支撑的固体氧化物燃料电池（MS-SOFCs）通过用金属基底替代陶瓷结构部件，大大提高了机械强度和热循环稳定性[7,8]。然而，降低工作温度会加剧阴极的极化电阻，因为氧还原反应的活化能（EA ≈ 146 kJ mol?1 [9]）较高，这是中等温度SOFCs的主要性能限制[[10], [11], [12]]。
早期的阴极材料，包括La1-xSrxMnO3-δ（LSM）和La1-xSrxCoO3-δ（LSC），由于固有的局限性（如氧化离子导电性低和化学稳定性不足），限制了它们在中等温度SOFCs中的应用。因此，La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ（LSCF）因其高混合离子-电子导电性、优异的氧催化活性和稳定性而成为首选替代品[13]。为了进一步提高性能，研究人员采取了两种关键策略：（i）将离子导体（例如Gd0.2Ce0.8O1.9，GDC）掺入LSCF中以形成复合阴极，从而扩展三相边界（TPBs）[[14], [15], [16]]；（ii）通过加工控制优化阴极的微观结构（如孔隙率和连通性）[12,17,18]。
阴极的制造方法包括等离子喷涂[[19], [20], [21]]、丝网印刷[14,22]、浸涂[23]、电纺[24]、脉冲激光沉积（PLD）[25]和静电喷雾沉积（ESD）[26]。Zhi等人[24]通过电纺制备了具有3D多孔纳米纤维结构的LSCF阴极。将20 wt%的GDC渗透到LSCF纳米纤维基质中，使电化学性能得到提升，在750°C时的功率密度从909 mW cm?2增加到1070 mW cm?2，电流密度为1.9 A cm?22和2.75 Ω cm2，GDC的掺入提高了600°C下的微观结构和电化学稳定性。?elikbilek等人[26]通过ESD制备了纯LSCF和LSCF-GDC薄膜，显示出层状孔隙结构——柱状特征之间的宏观孔道和柱内的纳米级孔隙。纯LSCF在650°C时的面积比电阻为0.02 Ω cm2，在600°C时为0.07 Ω cm2?2
合理调节阴极的微观结构，包括孔隙率、相分布和离子传导路径，对于提高中等温度下的电化学性能至关重要。APS因其高沉积效率、良好的涂层附着力和适用于大面积应用而在SOFC电极及相关组件的制造中得到了广泛应用。然而，系统研究将APS加工参数与LSCF-GDC复合阴极的微观结构演变和电化学行为联系起来的研究仍然有限，尤其是在使用干团聚粉末原料的情况下。
在这项工作中，采用APS工艺使用干团聚粉末原料制备了MS-SOFCs的LSCF-GDC复合阴极。系统研究了等离子气体中H2流量对阴极组成、微观结构和电化学性能的影响。本研究的目的是评估APS制备的LSCF-GDC阴极的可行性，并阐明加工参数、微观结构特征和电池性能之间的内在关系。预期这些结果将为MS-SOFC系统中基于APS的阴极的微观结构调节和工艺优化提供有用的见解。
