國科領纖從流程、團隊、技術三方面下足了功夫:流程上:把標準“嵌”進全鏈條我們重新梳理了氫燃料電池用碳紙、GDL的研發(fā)與生產(chǎn)流程:從原材料選型的“合規(guī)性審核”,到生產(chǎn)過程中“關鍵工藝參數(shù)的實時監(jiān)控”,再到成品出廠前“多維度性能檢測(如透氣性、耐腐蝕性)”,每一步都明確標準、留存記錄,確保“任何環(huán)節(jié)出問題都能追溯、可改進”。團隊上:讓品質(zhì)意識“深入人心”全員參與IATF16949與ISO9001標準培訓,從研發(fā)工程師到生產(chǎn)員工,再到質(zhì)檢人員,都要掌握“汽車級品質(zhì)要求”:比如生產(chǎn)GDL時如何使得孔結(jié)構的一致性,質(zhì)檢時如何檢測材料的穩(wěn)定性,讓“按標準做事、為品質(zhì)負責”成為每個崗位的共識。技術上:以創(chuàng)新“撐”起高標準結(jié)合國科領纖在氫燃料電池材料領域的技術積累(如空冷電堆GDL的孔結(jié)構優(yōu)化技術),我們將“標準要求”與“技術創(chuàng)新”深度綁定。比如針對汽車級GDL的“高穩(wěn)定性”需求,通過改進碳纖維編織工藝與涂層技術,讓產(chǎn)品在長期使用中不易塌陷、電壓波動更小——這既是技術突破,也是對認證標準的落地。電解水制氫優(yōu)勢:耐強酸性的環(huán)境,GDL在PEM中陽極水到催化劑層排出生成的氧氣,陰極擴散氫氣排出多余的水。湖南電解水制氫用氣體擴散層怎么樣
截至2024年5月,碳紙(尤其是燃料電池級)的成本較高(約200-300元/㎡),制約其大規(guī)模應用,行業(yè)主要通過以下方向降本:原材料“低成本PAN基碳纖維”(如回收碳纖維再生利用)、“生物基粘結(jié)劑”(如木質(zhì)素樹脂,成本降低30%-50%);工藝優(yōu)化:采用“連續(xù)式石墨化爐”縮短生產(chǎn)周期(從5天降至1天)、“惰性氣體循環(huán)利用系統(tǒng)”減少氣體消耗(降低20%-30%);規(guī)?;a(chǎn):當產(chǎn)能從10萬㎡/年提升至100萬㎡/年時,單位加工成本可降低30%-40%(攤薄設備折舊與固定成本);檢測效率提升:開發(fā)“在線實時檢測系統(tǒng)”(如原位電阻監(jiān)測),替代離線抽樣檢測,縮短檢測周期并降低品控損耗。綜上,碳紙的成本由“高純度原材料”和“高溫高精度加工”決定,場景的性能要求進一步放大了這些成本因素,而規(guī)?;?、技術迭代是未來降低成本的關鍵路徑。湖北PEM制氫用氣體擴散層生產(chǎn)廠家擁有配方與材料匹配!
國科領纖,聚焦氫燃料電池關鍵材料碳紙及相關材料的技術攻關和產(chǎn)業(yè)化,致力于實現(xiàn)關鍵材料國產(chǎn)化。創(chuàng)始人吳剛平博士從事碳纖維應用基礎、工程化、燃料電池氣體擴散層用碳紙研究,至今已有二十余年,國科領纖也是目前國內(nèi)具備連續(xù)纖維處理、碳原紙生產(chǎn)、碳紙生產(chǎn)全流程技術及批量化生產(chǎn)能力的團隊。氣體擴散層、催化劑、交換膜是氫燃料電池和PEM電解槽的三大關鍵零部件。目前,催化劑和交換膜已陸續(xù)實現(xiàn)國產(chǎn)自主,而碳紙作為氣體擴散層的基材,是制約我國氫燃料電池領域發(fā)展的基礎材料。受制于碳纖維、碳纖維原紙、石墨化和后處理等復雜工藝及裝備,我國至今未能實現(xiàn)碳紙量產(chǎn),國內(nèi)氫燃料電池用碳紙的產(chǎn)業(yè)化制備關鍵材料仍然由國外供應商所主導。因此,碳紙也被稱之為燃料電池材料國產(chǎn)化的“一個壁壘”。
GDL的表面與微觀結(jié)構決定其與催化層、雙極板的界面適配性,以及性能的空間均勻性,關鍵指標包括:表面粗糙度定義:GDL表面的凹凸程度(單位:μm,通過激光共聚焦顯微鏡測量,常用Ra值表示算術平均偏差)。意義:表面過粗糙(Ra>5μm)會導致與催化層接觸不緊密,增大接觸電阻;過光滑(Ra<1μm)則可能減少氣體擴散的“界面通道”。典型范圍:Ra=1~3μm(帶MPL的GDL)。厚度與厚度均勻性厚度:GDL的整體厚度(單位:μm),由基材與MPL共同決定,典型范圍:100~300μm(燃料電池用)、300~500μm(電解水用)。厚度均勻性:GDL不同區(qū)域的厚度偏差(單位:%),若偏差>10%,會導致組裝時局部壓緊力不均(薄處易壓破膜,厚處接觸電阻大)。GDL的厚度偏差需<5%。微觀結(jié)構完整性評估方式:通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察GDL的孔隙是否貫通、MPL與基材是否結(jié)合緊密、是否存在裂縫或雜質(zhì)。意義:孔隙不貫通會形成“傳質(zhì)死區(qū)”;MPL脫落會導致液體管理失效;雜質(zhì)(如金屬顆粒)會引發(fā)局部腐蝕,均會嚴重影響GDL性能。微孔層(MPL):部分GDL會在靠近催化劑層的一側(cè)添加碳粉和 PTFE的混合層,優(yōu)化氣體和水的傳輸。
由于碳紙是燃料電池的“功能件”,其質(zhì)量檢測標準極為嚴苛,進一步增加了工藝復雜度:微觀結(jié)構:需用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察孔隙分布,要求孔徑均勻(5-20μm),無明顯團聚或裂紋;電學性能:體積電阻率需<10mΩ?cm(石墨化后),且不同區(qū)域電阻率偏差<5%;機械性能:抗折強度需>5MPa,拉伸強度需>15MPa,避免在燃料電池組裝(螺栓緊固)時破損;疏水性能:水接觸角需>110°(確保電解液不滲透)。綜上,碳紙的制備是“精細化工+高溫材料+精密機械”的綜合過程,每個步驟都需攻克材料兼容性、工藝穩(wěn)定性、性能平衡性等難題,因此其工藝流程具有復雜性,也是過去我國長期依賴進口的原因之一(截至2024年5月,國內(nèi)少數(shù)企業(yè)實現(xiàn)高品級碳紙量產(chǎn),國產(chǎn)化率仍不足30%)。疏水性碳紙?zhí)蓟?600℃,石墨化在2000以上℃。湖南電解水制氫用氣體擴散層怎么樣
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燃料電池碳紙價格通常較高,普通碳紙價格約 80 元 /㎡,而燃料電池碳紙價格超 500 元 /㎡。國科領纖的碳紙產(chǎn)品各項性能指標對標大廠,其價格可能與同類產(chǎn)品處于相近水平,但具體價格還需通過與公司直接聯(lián)系或獲取其產(chǎn)品報價單來確定。國科領纖是目前國內(nèi)具備從連續(xù)纖維處理、碳原紙生產(chǎn)到碳紙生產(chǎn)全流程技術及批量化生產(chǎn)能力的團隊,能夠有更好地產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本,產(chǎn)品的供應穩(wěn)定性。公司依托深厚的科研積累,成功攻克了碳紙的梯度孔結(jié)構技術難題,并于 2025 年 2 月獲得 “一種具有梯度孔結(jié)構的碳纖維紙及其制備方法與制備裝置” 專利授權,為氫燃料電池電堆的耐久性與效率提升提供了關鍵支撐。湖南電解水制氫用氣體擴散層怎么樣
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