做催化材料行业的朋友都知道，现在中温固体氧化物燃料电池对阴极催化剂的要求特别高，不仅要粒径均匀、比表面积大，还要催化活性够，传统的固相烧结法做出来的镧锶钴氧（LSCF）颗粒容易团聚，粒径分布宽，比表面积上不去，催化活性自然也就差强人意。很多实验室小试开发新工艺的时候，要么就是做出来的粉结块多，收率低，要么就是活性成分烧损严重，折腾大半天出不了合格的样品，愁坏了不少做材料开发的朋友。

镧锶钴氧本身是一种复合金属氧化物，作为固体氧化物燃料电池的阴极材料，它的氧还原催化活性很高，但是要做出粒度均匀、烧结性能好的粉体，干燥步骤特别关键。传统的烘箱干燥再粉碎，不仅工序多，还容易引入杂质，颗粒大小不均，后续烧结出来的电极孔隙率不够，氧传输阻力大，电池性能就掉下来了。喷雾干燥一步就能把料液做成均匀的球形颗粒，后续烧结不容易团聚，还能精准控制颗粒大小，刚好踩中了这个工艺痛点，我们最近用那艾不同型号的喷雾干燥做了三组不同场景的开发实验，结果都还不错，给大家分享一下。

案例1：实验室小试开发镧锶钴氧催化剂粉体

某催化材料实验室做新型镧锶钴氧阴极催化剂的配方小试，每次开发新配方只用几十克前驱体，要求快速出样，还要能拿到粒径均匀的预烧结粉体，之前用烘箱干燥，每次都要刮两天粉，还不均匀，所以决定用小型喷雾干燥来做，选的是那艾实验室小型喷雾干燥机NAI-LSD，用标配的二流体雾化器就满足需求了。物料是镧锶钴氧硝酸盐共沉淀料浆，固含量调到12%，没有加壁材，溶剂用的去离子水。因为前驱体是硝酸盐，干燥温度不能太低也不能太高，太低出料太湿粘壁，太高容易提前分解裂化，最后把进风温度设到180℃，出风温度稳定在85℃，二流体雾化压力调到0.3MPa，进料速度设为10mL/min。做的时候一开始有点粘壁，后来把进料速度放慢2mL/min，出风温度稳定到90℃，粘壁问题就解决了。最后做出来的粉体球形度很好，粒径集中在10-30μm区间，粉体收率89%，经过后续800℃烧结之后，比表面积达到12.6m²/g，比传统干燥方法高了40%左右，催化活性保留率96%，完全满足小试筛选配方的要求，大大缩短了新配方的开发周期。

案例2：有机溶剂法制备超细镧锶钴氧催化剂放大中试

某催化剂企业要做粒径5μm以下的超细镧锶钴氧催化剂粉体，用于蜂窝陶瓷负载，用共沉淀水相法做出来的前驱体颗粒容易团聚，就算喷雾干燥出来烧结之后还是会长大，达不到超细的要求，所以改用水热乙二醇溶剂法合成前驱体，整个体系都是有机溶剂，普通喷雾干燥怕有机溶剂燃爆，所以选了那艾有机溶剂喷雾干燥机NAI-CLSD，雾化方式用气流式，整个设备充氮气保护，完全不用担心安全问题。物料是乙二醇溶解的镧锶钴氧柠檬酸络合物溶液，固含量18%，无壁材，溶剂为乙二醇有机溶剂。因为乙二醇沸点比水高，所以进风温度要比水相高一点，设到220℃，出风温度控制在110℃，雾化压力0.4MPa，进料流量120L/h，全程氧含量控制在5%以下，保证安全。一开始做的时候，出口温度波动大，后来发现是进料流量不稳，调了进料泵的稳压阀，把出口温度稳定在108-112℃之间就正常了。最后做出来的干粉收率86%，烧结之后的平均粒径是3.2μm，粒径分布跨度只有0.8，比水相法做出来的小了一半还多，负载到蜂窝陶瓷上之后，催化剂负载量提高了22%，氧还原催化活性比传统工艺提高了18%，完全满足中试放大的要求，现在已经在推进量产工艺了。

案例3：热敏性负载型镧锶钴氧催化剂制备

某新能源企业开发多孔石墨烯负载镧锶钴氧复合催化剂，用于低温燃料电池，石墨烯本身温度超过60℃就容易片层团聚，比表面积下降，普通喷雾干燥进风温度一百多度，做出来石墨烯团聚，负载率上不去，活性掉的厉害，所以选了那艾真空低温喷雾干燥机NAI-VSD，真空环境下溶剂沸点降低，可以低温干燥保住石墨烯的结构。物料是氧化石墨烯分散的镧锶钴氧前驱体混合液，固含量8%，加了少量聚乙烯吡咯烷酮做分散剂，没有用包埋壁材，溶剂是去离子水，真空度控制在-0.07MPa，因为真空条件下，进风温度只需要设到75℃就能让水分正常蒸发，出风温度稳定在42℃，雾化方式用二流体雾化，雾化压力0.25MPa，进料速度8mL/min。一开始担心温度太低出不了干料，试了之后发现真空环境下水分蒸发快，出料含水率只有1.2%，完全不用二次烘干。最后测试下来，催化剂活性组分收率82%，石墨烯比表面积保留率91%，镧锶钴氧的催化活性保留率94%，负载均匀度达到95%，做出来的单电池功率密度比普通烘箱干燥提高了27%，完美解决了热敏性复合载体干燥团聚的问题。

总结一下，三个案例对应了不同场景的镧锶钴氧催化剂制备需求：实验室小试用那艾小型喷雾干燥机NAI-LSD，灵活方便快速出样，收率高颗粒匀；有机溶剂中试放大用那艾防爆型有机溶剂喷雾干燥机NAI-CLSD，安全稳定，能做出粒度更细分布更窄的超细粉体，满足负载型催化剂的要求；热敏性复合负载体系用那艾真空低温喷雾干燥机NAI-VSD，低温干燥保住载体活性，解决了高温干燥导致的活性组分团聚失活问题。做镧锶钴氧催化剂开发，不同工艺阶段选对喷雾干燥设备，调整好温度和进料参数，就能稳定拿到性能合格的粉体，比传统干燥方法省时间，性能提升也明显。