碳紙國產(chǎn)自主的重要性已無須多言,其生產(chǎn)技術極大程度上決定了產(chǎn)業(yè)化進程。在吳剛平博士的帶領下,國科領纖現(xiàn)已打通從碳原紙到氣體擴散層環(huán)節(jié)的工藝,并攻克了碳紙粘結劑配方與適用性工藝設備,實現(xiàn)了碳紙“點焊接,強粘結”,獲得了專利授權,可為高質量碳紙制備提供技術基礎,同時儲備了下一代工藝,有望實現(xiàn)進一步降本50%。此外,國科領纖擁有強大的設備設計能力,能夠自主設計原紙抄造試驗線、浸膠固化試驗線等設備,為高質量碳紙制備提供硬件基礎;還開發(fā)了多項碳紙制備行業(yè)技術,可解決碳紙制備過程材料均一性、批次穩(wěn)定性的問題。數(shù)十年磨一劍,技術突圍從來都不是一蹴而就的,尤其是關鍵技術的基礎研究,吳剛平博士的專注與執(zhí)著不可或缺。在市場放棄氫能戰(zhàn)略的時候,碳紙的基礎研究無疑是一個需要長期坐冷板凳的事業(yè)。年復一年,日復一日,他仍保持著高度的專注,非功利化、長期且持續(xù)地進行基礎研究和中試試驗,不斷積累經(jīng)驗,實現(xiàn)了關鍵技術從0到1的突破。氣體擴散層(GDL)作為燃料電池(如質子交換膜燃料電池 PEMFC)、電解池等電化學裝置的組件之一。海南PEM制氫用GDL
作為氣體擴散層的基材,碳紙的制備,除了準備原料、打漿抄紙、浸漬、固化這些步驟,還需碳化、石墨化處理。而氣體擴散層的制備一般稱為抄紙制程,在制程中還必須改善碳紙原料特性、導電性以及化學安定性。其方法為以碳纖維紙為基礎再添加碳復合材料混合后熱處理,其制程中還可以添加適當?shù)闹虚g原料并配合使用的特性研發(fā)出相同的碳紙。方法為以碳纖維紙為基礎再添加碳復合材料混合后熱處理,其制程中還可以添加適當?shù)闹虚g原料并配合使用的特性研發(fā)出相同的碳紙。碳紙在造紙階段前必須先將連續(xù)長絲纖維切斷成為3~12mm之間的短纖維段,組成短纖維段后的制程依序分為1.抄紙,2.含浸復合樹脂,3.熱壓成形,4.碳化處理以及5.石墨化處理。復雜的工藝決定了碳紙是當前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)量產(chǎn)碳紙。目前可應用在燃料電池氣體擴散層的碳紙生產(chǎn)廠商有TORAY、SGL、Ballard、Avcarb、中國臺灣碳能等公司。因此,碳紙也被稱之為燃料電池材料國產(chǎn)化的“一個壁壘”。內(nèi)蒙古電解水制氫用GDL報價GDL關鍵:疏水改性 —— 避免 “水淹” 阻斷氣體通道。
技術研發(fā)優(yōu)勢:公司是中科院山西煤化所成果轉化企業(yè),人員組成 “科學家 + 工程師” 團隊,技術骨干在炭材料與電化學領域深耕多年,基礎研究扎實,工程化經(jīng)驗豐富。公司建有研發(fā)平臺,匯集了化學、材料、能源等多學科人才,還與多所高校和研究機構建立了緊密的合作關系。全流程生產(chǎn)能力優(yōu)勢常州市科技局:公司是目前國內(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,這使得其在國內(nèi)市場上獨樹一幟。產(chǎn)品性能優(yōu)勢:公司的碳紙和氣體擴散層產(chǎn)品各項性能指標對標大廠,已獲得多家頭部企業(yè)的認可,其空冷電堆 GDL 新品更是解決行業(yè)痛點,性能領跑。氫燃料電池材料品質獲認可,有助于提升其產(chǎn)品在市場上的競爭力和信譽度。
氫燃料電池(主要應用)在質子交換膜燃料電池(PEMFC,氫燃料電池的主流技術路線)中,碳紙是氣體擴散層(GDL)的基材,位于“膜電極(MEA)”與“雙極板”之間,是燃料電池發(fā)電的“關鍵橋梁”,具體功能包括:氣體傳輸:多孔結構(孔隙率30%-50%)可均勻分配氫氣/氧氣到膜電極表面,確保反應氣體充分接觸催化劑;電子傳導:高導電性(體積電阻率<10mΩ?cm)可將反應產(chǎn)生的電子傳導至雙極板,形成外部電流;水管理:經(jīng)聚四氟乙烯(PTFE)疏水處理后,可排出反應生成的水(避免電解液“水淹”催化劑),同時防止電解液滲透;散熱與支撐:良好的導熱性可帶走反應熱量,避免局部過熱;機械強度可支撐膜電極,防止組裝時破損。目前,車用氫燃料電池(如豐田M、國內(nèi)比亞迪氫能車)、便攜式燃料電池(如無人機、應急電源)均依賴高品級碳紙,且對碳紙的“薄型化(厚度0.1-0.2mm)、低電阻率、高抗折性”要求極高。擁有碳纖維表面上漿劑、可控分散/凝聚、粘結劑的自主知識產(chǎn)權,可制備出超薄(6g/㎡)分散均勻的碳纖維原紙。
氫燃料電池領域:碳紙是氫燃料電池中氣體擴散層的關鍵材料,可為氫能汽車、船舶、無人機等提供支撐材料和應用解決方案。例如,在氫能汽車中,碳紙能夠起到支撐催化劑、傳導電子、排水和氣體擴散的作用,有助于提高燃料電池的性能,車輛的動力輸出。液流電池領域:國科領纖的碳紙產(chǎn)品可應用于液流電池,如釩液流電池等。在液流電池中,碳紙可作為電解液傳輸通道和電子絕緣屏障,能夠傳輸電解液,同時避免正負極電解液混合,保證電池的正常運行。PEM 電解水制氫領域:在質子交換膜電解水制氫(PEMWE)中,碳紙分別用于陽極和陰極,可傳輸反應物和產(chǎn)物,同時起到導電和支撐催化層的作用。國科領纖的碳紙產(chǎn)品能夠適配 PEM 電解水制氫系統(tǒng)的要求,有助于提高電解效率。分布式發(fā)電與備用電源領域:碳紙產(chǎn)品可用于家庭、數(shù)據(jù)中心、通信基站等的小型燃料電池發(fā)電系統(tǒng),作為關鍵材料,發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定的氣體傳輸與水管理能力,確保持續(xù)供電。微孔層(MPL):部分GDL會在靠近催化劑層的一側添加碳粉和 PTFE的混合層,優(yōu)化氣體和水的傳輸。江蘇膜電極用GDL廠家價格
電解水制氫(電解槽),優(yōu)勢:耐強酸性的環(huán)境,GDL在PEM陽極水到催化劑層排出生成氧,陰極擴散氫氣排出水。海南PEM制氫用GDL
原材料與結構:通常以短切碳纖維為原料,基質為天然紙漿或合成紙漿,輔以黏合劑和填料,經(jīng)抄紙工藝制造而成。生產(chǎn)工藝:主要有濕法工藝和干法工藝。濕法工藝以水為介質,將短切碳纖維均勻分散在水中,利用抄紙機真空過濾制備原紙,再經(jīng)樹脂浸漬、熱壓固化和碳化石墨化等過程制成,產(chǎn)品均勻性和致密性好。干法工藝以空氣為介質,采用氣流成網(wǎng)工藝加工成原紙,并經(jīng)涂膠、干燥、碳化等后道工藝加工制備而成,其碳纖維含量高,產(chǎn)品強度高。海南PEM制氫用GDL
國科領纖新材料(常州)有限公司在同行業(yè)領域中,一直處在一個不斷銳意進取,不斷制造創(chuàng)新的市場高度,多年以來致力于發(fā)展富有創(chuàng)新價值理念的產(chǎn)品標準,在江蘇省等地區(qū)的紙業(yè)中始終保持良好的商業(yè)口碑,成績讓我們喜悅,但不會讓我們止步,殘酷的市場磨煉了我們堅強不屈的意志,和諧溫馨的工作環(huán)境,富有營養(yǎng)的公司土壤滋養(yǎng)著我們不斷開拓創(chuàng)新,勇于進取的無限潛力,國科領纖新材料供應攜手大家一起走向共同輝煌的未來,回首過去,我們不會因為取得了一點點成績而沾沾自喜,相反的是面對競爭越來越激烈的市場氛圍,我們更要明確自己的不足,做好迎接新挑戰(zhàn)的準備,要不畏困難,激流勇進,以一個更嶄新的精神面貌迎接大家,共同走向輝煌回來!