催化電極粉體是氫能、儲(chǔ)能、燃料電池等新能源行業(yè)的核心原材料，主要用于質(zhì)子交換膜燃料電池、水電解制氫電極、固態(tài)儲(chǔ)能電池催化層等熱點(diǎn)領(lǐng)域。隨著全球綠氫產(chǎn)業(yè)和新能源儲(chǔ)能的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)球形度好、粒徑均一、活性穩(wěn)定的催化電極粉體需求大幅增長(zhǎng)，對(duì)粉體成型工藝的效率和穩(wěn)定性要求越來(lái)越高。

催化電極粉體一般以貴金屬、金屬氧化物、碳載體為主要原料，制備過(guò)程中需要先把原料分散在液相中成型，再干燥得到粉體。傳統(tǒng)烘箱干燥+粉碎的工藝出來(lái)的粉末粒徑不均，團(tuán)聚嚴(yán)重，活性位點(diǎn)容易被包裹，而且球形度差直接影響后續(xù)涂覆成型的性能；有機(jī)溶劑體系的原料還容易有安全隱患，熱敏性的催化活性成分也容易在高溫干燥中失活，這些都是行業(yè)里普遍遇到的痛點(diǎn)。

案例1：小試開(kāi)發(fā)鉑碳催化電極粉體

某新能源研發(fā)團(tuán)隊(duì)做質(zhì)子交換膜燃料電池的催化層小試開(kāi)發(fā)，之前用烘箱干燥得到的鉑碳粉團(tuán)聚特別嚴(yán)重，篩完之后還有不少大顆粒，涂在膜上的時(shí)候分布不均，活性位點(diǎn)利用率上不去。這次他們打算用噴霧干燥直接出合格的成型粉體，物料是鉑碳混合漿料，固含量12%，溶劑用的是去離子水加少量乙醇，不需要加壁材。因?yàn)橹皇菍?shí)驗(yàn)室小試工藝開(kāi)發(fā)，選了那艾實(shí)驗(yàn)室小型噴霧干燥機(jī)（NAI-LSD），用標(biāo)配的二流體霧化方式，考慮到鉑碳催化活性對(duì)溫度不算特別敏感，但也不能太高讓載體碳氧化，所以把進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)為160℃，出風(fēng)溫度控制在75℃，進(jìn)料泵流量設(shè)為8mL/min，霧化氣壓力0.2MPa。試機(jī)的時(shí)候一開(kāi)始出風(fēng)溫度波動(dòng)大，后來(lái)調(diào)整了進(jìn)料速度，穩(wěn)定之后連續(xù)出粉，最終測(cè)出來(lái)粉體收率86%，鉑活性保留率96%，粒徑D50在25μm，球形度達(dá)到92%，比原來(lái)烘箱粉碎的成品活性利用率提升了21%，完全滿足小試驗(yàn)證的要求。

案例2：中試生產(chǎn)二氧化釕催化電極粉體

某新能源材料企業(yè)做水電解制氫陽(yáng)極催化電極粉體的中試生產(chǎn)，原料是二氧化釕負(fù)載碳納米管漿料，固含量18%，溶劑是純水，不需要添加壁材。之前小試已經(jīng)走通了工藝，中試需要放大生產(chǎn)，要求每小時(shí)處理10L漿料，而且要保證粒徑均勻性，所以選了那艾離心式噴霧干燥機(jī)（NAI-CSD10），離心霧化的處理量大，出來(lái)的粉體粒徑更均勻。因?yàn)槎趸懙臒岱€(wěn)定性很好，所以進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)為180℃，出風(fēng)溫度控制在82℃，離心轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速15000rpm，進(jìn)料流量300mL/min。一開(kāi)始生產(chǎn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)塔壁粘粉比較多，出粉率上不去，后來(lái)調(diào)整了進(jìn)風(fēng)的旋流角度，又在進(jìn)氣管加了微量的抗粘劑吹掃，粘壁問(wèn)題就解決了。最終生產(chǎn)出來(lái)的粉體收率90%，二氧化釕活性保留率98%，粒徑分布集中在15-35μm之間，球形度好，流動(dòng)性達(dá)標(biāo)，直接用來(lái)涂覆電極，極化性能比之前手工研磨的產(chǎn)品提升了15%，完全滿足中試生產(chǎn)的要求，已經(jīng)開(kāi)始給下游客戶供樣測(cè)試。

案例3：有機(jī)溶劑體系光敏催化電極粉體

某研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)光敏型光電催化電極粉體，原料是有機(jī)光敏劑負(fù)載氮化碳，需要用乙二醇做溶劑分散漿料，固含量10%，而且有機(jī)光敏劑屬于熱敏性成分，溫度超過(guò)60℃就會(huì)分解失活，普通噴霧干燥沒(méi)法用，還存在有機(jī)溶劑易燃易爆的安全問(wèn)題。選了那艾有機(jī)溶劑噴霧干燥機(jī)搭配真空低溫模塊（NAI-CLSD+VSD），采用二流體霧化方式，整個(gè)設(shè)備做了惰性氣體密封，氧氣含量控制在3%以下，避免有機(jī)溶劑燃燒爆炸，因?yàn)橛昧苏婵?，進(jìn)風(fēng)溫度只需要設(shè)為55℃，出風(fēng)溫度控制在42℃，霧化壓力0.15MPa，進(jìn)料流量5mL/min，溶劑就是乙二醇有機(jī)體系。一開(kāi)始調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)真空度波動(dòng)導(dǎo)致出風(fēng)溫度不穩(wěn)，后來(lái)調(diào)整了冷凝器的冷量輸出，穩(wěn)定真空度在-0.08MPa之后就正常出粉了。最終測(cè)出來(lái)粉體收率78%，光敏劑活性保留率達(dá)到91%，得到的球形粉體粒徑均勻，直接用于電極制備之后，光電催化效率比傳統(tǒng)真空凍干得到的粉體提升了28%，完美解決了有機(jī)溶劑熱敏性催化粉體的干燥難題。

這三個(gè)案例覆蓋了從小試開(kāi)發(fā)到中試生產(chǎn)，從水相體系到有機(jī)溶劑熱敏體系的催化電極粉體制備場(chǎng)景，那艾不同型號(hào)的噴霧干燥機(jī)都能匹配對(duì)應(yīng)的需求：實(shí)驗(yàn)室小試用小型機(jī)靈活調(diào)試參數(shù)，中試生產(chǎn)離心式機(jī)型處理量大粒徑穩(wěn)，有機(jī)溶劑熱敏體系用密閉真空機(jī)型解決安全和活性保留的問(wèn)題。從結(jié)果來(lái)看，噴霧干燥制備的催化電極粉體比傳統(tǒng)干燥粉碎工藝，在球形度、粒徑均勻性、活性保留率上都有明顯提升，能直接改善最終電極的催化性能，是目前催化電極粉體制備非常成熟可靠的工藝方案，也能適配新能源行業(yè)對(duì)高性能催化材料越來(lái)越高的要求。