截至2024年5月,碳紙(尤其是燃料電池級(jí))的成本較高(約200-300元/㎡),制約其大規(guī)模應(yīng)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(dāng)產(chǎn)能從10萬㎡/年提升至100萬㎡/年時(shí),單位加工成本可降低30%-40%(攤薄設(shè)備折舊與固定成本);檢測效率提升:開發(fā)“在線實(shí)時(shí)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?fù)p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(jìn)一步放大了這些成本因素,而規(guī)?;?、技術(shù)迭代是未來降低成本的關(guān)鍵路徑。生碳紙,天然疏水性:碳纖維本身具有一定疏水性,但未強(qiáng)化。上海PEM制氫用氣體擴(kuò)散層售價(jià)
優(yōu)勢2:兼具“導(dǎo)電”與“機(jī)械支撐”,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定GDL不僅是“傳質(zhì)通道”,還是電化學(xué)系統(tǒng)的“導(dǎo)電骨架”與“結(jié)構(gòu)支撐體”,其優(yōu)勢體現(xiàn)在兩點(diǎn):低電阻電子傳導(dǎo),減少能量損耗:GDL的基材(如碳紙、碳布)由高導(dǎo)電性的碳纖維制成,且經(jīng)過石墨化處理,體積電阻率通常<10mΩ?cm——能連接催化層與雙極板,將反應(yīng)產(chǎn)生的電子(陽極)或所需電子(陰極)傳輸,降低“歐姆損耗”(電化學(xué)系統(tǒng)的主要能量損耗之一)。若用普通導(dǎo)電材料(如金屬網(wǎng))替代:金屬易被電解液腐蝕(如PEMFC的酸性環(huán)境),且無法兼度顧傳質(zhì)需求,反而增加系統(tǒng)內(nèi)阻,機(jī)械支撐,耐受苛刻工況:燃料電池組裝時(shí),需對(duì)電池堆施加1-3MPa的壓緊力(確保各層緊密接觸、降低接觸電阻);運(yùn)行中還會(huì)經(jīng)歷溫度波動(dòng)(-40℃~80℃)與濕度變化。GDL的碳纖維骨架具有高抗壓強(qiáng)度與耐溫性,能在壓緊力下保持孔隙結(jié)構(gòu)不坍塌,同時(shí)支撐脆弱的催化層與質(zhì)子交換膜(避免膜被壓破或催化層脫落),電池堆長期結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。浙江AEM制氫用氣體擴(kuò)散層報(bào)價(jià)氣體擴(kuò)散層是燃料電池中位于催化劑層和雙極板之間的功能層。
專有碳纖維的結(jié)構(gòu)與性能調(diào)控。近20年碳纖維制備和表面改性的基礎(chǔ)研究、中試放大、工程化的研究經(jīng)歷,對(duì)碳(炭)材料的結(jié)構(gòu)、設(shè)備及工藝有深刻理解。專有的配方與材料匹配。擁有專有碳纖維表面上漿劑、碳纖維可控分散/凝聚、碳紙粘結(jié)劑的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),可制備出超薄(6g/m°)口分散均勻的碳纖維原紙。自主設(shè)計(jì)、定制的設(shè)備。專有碳纖維連續(xù)化處理裝置、碳纖維原紙浸膠及壓制裝置、高溫?zé)崽幚怼⑹杷男缘仍O(shè)備全部自主設(shè)計(jì)、定制,以達(dá)到碳紙制備的精細(xì)的工藝要求。研發(fā)體系和研發(fā)隊(duì)伍。擁有一支過硬、經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì),擁有完備的基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)、器件組裝與性能評(píng)價(jià)平臺(tái),響應(yīng)市場需求,產(chǎn)品持續(xù)迭代。
1.質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)——應(yīng)用場景質(zhì)子交換膜燃料電池是當(dāng)前新能源汽車(氫燃料電池車)、分布式發(fā)電、便攜式電源的技術(shù),而GDL是其“膜電極組件(MEA)”的關(guān)鍵組成部分(位于“催化層”與“雙極板”之間),具體功能包括:氣體傳輸:將雙極板流道中的氫氣(陽極)、氧氣/空氣(陰極)均勻擴(kuò)散至催化層表面,確保反應(yīng)位點(diǎn)充分接觸反應(yīng)物;電子傳導(dǎo):作為導(dǎo)電通路,將催化層產(chǎn)生的電子傳遞至雙極板(形成外電路電流);水管理:通過自身多孔結(jié)構(gòu),及時(shí)排出陰極生成的液態(tài)水(避免“水淹”堵塞氣體通道),同時(shí)保留少量水分維持質(zhì)子交換膜的濕潤性(質(zhì)子傳導(dǎo));支撐與緩沖:為脆弱的催化層和質(zhì)子交換膜提供機(jī)械支撐,雙極板組裝時(shí)的壓力沖擊,確保MEA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。生碳紙:未經(jīng)特殊表面處理的原始碳紙通常由碳纖維(如聚丙烯腈基碳纖維)經(jīng)碳化或石墨化處理制成。
直接甲醇燃料電池(DMFC)直接甲醇燃料電池以液態(tài)甲醇為燃料(無需先將甲醇重整為氫氣),常用于便攜式電子設(shè)備(如筆記本電腦、充電寶),GDL在此處的作用與PEMFC類似,但需額外應(yīng)對(duì)“甲醇滲透”問題:阻止anode側(cè)的液態(tài)甲醇過度滲透至cathode側(cè)(避免催化劑“中毒”);同時(shí)實(shí)現(xiàn)甲醇(陽極)、氧氣(陰極)的擴(kuò)散,以及反應(yīng)產(chǎn)物(水、二氧化碳)的排出。3.釩液流電池(VRFB)——儲(chǔ)能領(lǐng)域的關(guān)鍵應(yīng)用釩液流電池是大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能(如風(fēng)電、光伏配套儲(chǔ)能站)的主流技術(shù)之一,是通過釩離子的價(jià)態(tài)變化實(shí)現(xiàn)電能存儲(chǔ)與釋放。GDL位于“電極”與“雙極板”之間,主要作用是:電解液傳輸:讓釩離子電解液均勻滲透至電極的多孔反應(yīng)界面;電子傳導(dǎo):將電極表面的電子傳遞至雙極板,完成電流收集;防堵塞:避免電極材料脫落或電解液中的雜質(zhì)堵塞流道,儲(chǔ)能系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。疏水性碳紙應(yīng)用:質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC的GDL,需嚴(yán)格水分平衡的系統(tǒng)。上海PEM制氫用氣體擴(kuò)散層售價(jià)
疏水性碳紙:涂覆親水材料(如Nafion、金屬氧化物或親水聚合物)或等離子處理增強(qiáng)親水性。上海PEM制氫用氣體擴(kuò)散層售價(jià)
氫燃料電池領(lǐng)域:碳紙是氫燃料電池中氣體擴(kuò)散層的關(guān)鍵材料,可為氫能汽車、船舶、無人機(jī)等提供支撐材料和應(yīng)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(dǎo)電子、排水和氣體擴(kuò)散的作用,有助于提高燃料電池的性能,車輛的動(dòng)力輸出。液流電池領(lǐng)域:國科領(lǐng)纖的碳紙產(chǎn)品可應(yīng)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(shí)避免正負(fù)極電解液混合,保證電池的正常運(yùn)行。PEM電解水制氫領(lǐng)域:在質(zhì)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(yīng)物和產(chǎn)物,同時(shí)起到導(dǎo)電和支撐催化層的作用。國科領(lǐng)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(lǐng)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(guān)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。上海PEM制氫用氣體擴(kuò)散層售價(jià)
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