原材料與結(jié)構(gòu):通常以短切碳纖維為原料,基質(zhì)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(zhì),將短切碳纖維均勻分散在水中,利用抄紙機(jī)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(zhì),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(qiáng)度高。擁有碳纖維表面上漿劑、可控分散/凝聚、粘結(jié)劑的自主知識產(chǎn)權(quán),可制備出超薄(6g/㎡)分散均勻的碳纖維原紙。云南空冷電堆用碳紙廠家價(jià)格
GDL 的優(yōu)勢本質(zhì) ——“多功能集成的橋梁”氣體擴(kuò)散層的所有優(yōu)勢,本質(zhì)是其實(shí)現(xiàn)了 “傳質(zhì)(氣體 / 液體)、導(dǎo)電、支撐、耐環(huán)境四大功能的集成”:它既是氣體從流道到催化層的 “傳輸管道”,也是電子從催化層到雙極板的 “導(dǎo)電導(dǎo)線”,還是維持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與壽命的 “支撐骨架”。沒有 GDL,燃料電池、高效電解水等電化學(xué)系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn) “高效、穩(wěn)定、長壽命” 運(yùn)行,其性能會倒退至 “實(shí)驗(yàn)室演示級別”,無法滿足商業(yè)化應(yīng)用(如汽車、儲能)的需求。湖南碳紙生產(chǎn)廠家質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC),PEMFC 是碳紙的應(yīng)用場景。
1.基體纖維(占原材料成本70%-80%)碳紙的“骨架”由碳纖維制成,其品質(zhì)直接決定碳紙的性能,也是成本差異的關(guān)鍵:場景(如燃料電池GDL):需使用聚丙烯腈基(PAN基)高模碳纖維(如日本東麗T700、國內(nèi)中簡科技ZT700),這類碳纖維純度高(碳含量>95%)、直徑細(xì)(5-7μm)、強(qiáng)度高(拉伸強(qiáng)度>4.9GPa),但價(jià)格昂貴——截至2024年5月,工業(yè)級PAN基碳纖維單價(jià)約200-500元/公斤,而用于碳紙的“超細(xì)旦、高純度”規(guī)格單價(jià)可達(dá)800-1500元/公斤。中低端場景(如普通過濾):可使用瀝青基碳纖維或粘膠基碳纖維,價(jià)格較低(約50-200元/公斤),但性能(如導(dǎo)電性、耐腐蝕性)較差。2.粘結(jié)劑(占原材料成本10%-20%)用于將碳纖維粘結(jié)成紙狀基材,需具備“高溫碳化后不殘留雜質(zhì)、與碳纖維相容性好”的特性,常用材料為:酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂:主流選擇,需使用高純度(雜質(zhì)含量<0.1%)的特種樹脂,避免碳化后引入金屬離子(影響導(dǎo)電性),單價(jià)約150-300元/公斤;聚酰亞胺(PI):用于碳紙(如耐2000℃以上高溫場景),粘結(jié)強(qiáng)度更高、碳化后碳?xì)埩袈矢?,但單價(jià)可達(dá)800-1200元/公斤,進(jìn)一步推高成本。
電解水制氫裝置在質(zhì)子交換膜電解槽(PEM電解槽,高效制氫技術(shù))中,碳紙同樣作為多孔電極基材,用于陽極(氧氣側(cè))和陰極(氫氣側(cè)):陰極側(cè):支撐鉑基催化劑,傳導(dǎo)電子并輸送水分子,同時(shí)排出生成的氫氣;陽極側(cè):需耐受酸性環(huán)境(pH≈1)和高氧化電位(1.5-2.0V),碳紙的化學(xué)穩(wěn)定性可避免腐蝕,其多孔結(jié)構(gòu)還能減少氧氣生成時(shí)的“氣泡阻塞”問題。隨著“綠氫”產(chǎn)業(yè)(利用可再生能源制氫)的發(fā)展,PEM電解槽需求增長,帶動碳紙用量提升。AEM、PEM用GDL,氣體擴(kuò)散層,碳紙!
導(dǎo)電性能指標(biāo):影響“能量損耗”與“輸出效率”GDL需高效傳輸電子,相關(guān)指標(biāo)決定系統(tǒng)的“歐姆損耗”(電化學(xué)系統(tǒng)主要能量損耗之一),關(guān)鍵指標(biāo)包括:體積電阻率/面電阻體積電阻率:電流垂直穿透GDL時(shí)的電阻(單位:mΩ?cm),反映GDL本體的導(dǎo)電能力;面電阻:電流沿GDL平面擴(kuò)散時(shí)的電阻(單位:mΩ/sq),影響氣體分布均勻性。意義:電阻率越低,電子傳輸損耗越小。典型范圍:體積電阻率<10mΩ?cm(石墨化碳紙),面電阻<50mΩ/sq。影響因素:碳纖維的石墨化程度(石墨化越高,電阻率越低)、孔隙率(孔隙率過高會增加電子傳輸路徑)、壓緊力(組裝時(shí)壓緊力不足會增大接觸電阻)。接觸電阻定義:GDL與相鄰部件(雙極板、催化層)界面處的電阻(單位:mΩ?cm2),由界面平整度、表面粗糙度與壓緊力決定。意義:接觸電阻是歐姆損耗的重要來源,若過大(如>100mΩ?cm2),會導(dǎo)致系統(tǒng)整體內(nèi)阻升高,功率輸出下降。優(yōu)化方式:通過打磨雙極板表面、增加GDL表面平整度(如MPL涂層)、施加合適壓緊力(1~3MPa)降低接觸電阻。相比脆弱的質(zhì)子交換膜和催化層,碳紙具有更高的抗撕裂強(qiáng)度(通常 > 10 N/cm)和抗彎強(qiáng)度。上海氫燃料電池用碳紙生產(chǎn)廠家
碳紙高機(jī)械強(qiáng)度,抗壓縮抗振動。云南空冷電堆用碳紙廠家價(jià)格
優(yōu)勢3:優(yōu)異的“環(huán)境耐受性”,延長系統(tǒng)壽命電化學(xué)系統(tǒng)的工作環(huán)境往往存在“腐蝕性、氧化性、溫度波動”等挑戰(zhàn),GDL通過材料選擇與改性,具備極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性:耐腐蝕性:GDL基材(碳纖維)本身化學(xué)惰性強(qiáng),且表面通常經(jīng)過抗氧化涂層處理(如碳化硅、石墨涂層),能耐受PEMFC的酸性環(huán)境(H?)、陰極的強(qiáng)氧化性(O?在高電位下易產(chǎn)生氧化自由基),以及電解水裝置的堿性環(huán)境(OH?)——長期使用(數(shù)千小時(shí))無結(jié)構(gòu)降解或性能衰減,避免因GDL腐蝕導(dǎo)致的系統(tǒng)失效。耐溫與耐濕度循環(huán):GDL能在寬溫度范圍(-40℃~200℃)內(nèi)保持物理性能穩(wěn)定,且纖維與涂層的熱膨脹系數(shù)匹配,不會因溫度驟變(如燃料電池冷啟動-40℃→正常運(yùn)行80℃)產(chǎn)生開裂;同時(shí),其疏水/親水結(jié)構(gòu)在濕度循環(huán)(低濕度→高濕度)中不會失效,始終維持傳質(zhì)效率。云南空冷電堆用碳紙廠家價(jià)格
國科領(lǐng)纖新材料(常州)有限公司匯集了大量的優(yōu)秀人才,集企業(yè)奇思,創(chuàng)經(jīng)濟(jì)奇跡,一群有夢想有朝氣的團(tuán)隊(duì)不斷在前進(jìn)的道路上開創(chuàng)新天地,繪畫新藍(lán)圖,在江蘇省等地區(qū)的紙業(yè)中始終保持良好的信譽(yù),信奉著“爭取每一個(gè)客戶不容易,失去每一個(gè)用戶很簡單”的理念,市場是企業(yè)的方向,質(zhì)量是企業(yè)的生命,在公司有效方針的領(lǐng)導(dǎo)下,全體上下,團(tuán)結(jié)一致,共同進(jìn)退,**協(xié)力把各方面工作做得更好,努力開創(chuàng)工作的新局面,公司的新高度,未來國科領(lǐng)纖新材料供應(yīng)和您一起奔向更美好的未來,即使現(xiàn)在有一點(diǎn)小小的成績,也不足以驕傲,過去的種種都已成為昨日我們只有總結(jié)經(jīng)驗(yàn),才能繼續(xù)上路,讓我們一起點(diǎn)燃新的希望,放飛新的夢想!