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“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”);同時實現(xiàn)甲醇(陽極)、氧氣(陰極)的擴散,以及反應(yīng)產(chǎn)物(水、二氧化碳)的排出。3.釩液流電池(VRFB)——儲能領(lǐng)域的關(guān)鍵應(yīng)用釩液流電池是大規(guī)模電化學儲能(如風電、光伏配套儲能站)的主流技術(shù)之一,是通過釩離子的價態(tài)變化實現(xiàn)電能存儲與釋放。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: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,儲能系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。碳紙的產(chǎn)業(yè)化與定制化優(yōu)勢低成本、易改性、規(guī)模化。寧夏空冷電堆用碳紙怎么樣
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,傳導電子并輸送水分子,同時排出生成的氫氣;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。湖北膜電極用碳紙?zhí)技埖墓δ軆?yōu)勢圍繞 “導電、耐腐、機械支撐、輕量化” 展開,可滿足不同領(lǐng)域?qū)π阅艿囊蟆?/p>
氫燃料電池(主要應(yīng)用)在質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC,氫燃料電池的主流技術(shù)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(guān)鍵橋梁”,具體功能包括:氣體傳輸:多孔結(jié)構(gòu)(孔隙率30%-50%)可均勻分配氫氣/氧氣到膜電極表面,確保反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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。
功能改性劑(占原材料成本5%-10%)根據(jù)應(yīng)用需求添加,用于優(yōu)化碳紙的“疏水性、導電性、催化兼容性”:疏水處理劑:如聚四氟乙烯(PTFE)乳液,用于燃料電池碳紙的水管理,需使用高分散性PTFE(粒徑<0.1μm),單價約200-400元/公斤;導電改性劑:如石墨烯、碳納米管(CNT),用于提升低品級碳纖維的導電性,單價昂貴(石墨烯約5000-10000元/公斤,CNT約2000-5000元/公斤),少量添加;抗腐蝕劑:如氮化硼(BN),用于電解水制氫碳紙,單價約800-1500元/公斤。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度(通常 > 10 N/cm)和抗彎強度。
國科領(lǐng)纖于2023年在江蘇常州武進區(qū)成立,聚焦氫燃料電池關(guān)鍵材料碳紙及相關(guān)“卡脖子”材料的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化,旨在打破國外壟斷、實現(xiàn)關(guān)鍵材料國產(chǎn)自主,國科領(lǐng)纖也是目前國內(nèi)具備從連續(xù)纖維處理、碳原紙生產(chǎn)、碳紙生產(chǎn)全流程技術(shù)、批量化生產(chǎn)的團隊。創(chuàng)始人為吳剛平博士,其帶領(lǐng)的團隊成員均來自于國內(nèi)從事氫燃料電池碳紙研究單位——中科院山西煤炭化學研究所。吳剛平博士從該所畢業(yè)后,即從事碳纖維應(yīng)用基礎(chǔ)、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,具備扎實的科學研究基礎(chǔ)和豐富的工程化經(jīng)驗。“目前,國內(nèi)氫燃料電池用碳紙的產(chǎn)業(yè)化制備關(guān)鍵材料還處于被國外供應(yīng)商壟斷狀態(tài),生產(chǎn)依賴進口原材料二次加工,其價格及產(chǎn)量受原材料制約較大,性價比低。有限的產(chǎn)量不足以支撐我國燃料電池產(chǎn)業(yè)激增的市場需求,一定程度上阻礙了國內(nèi)氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)自主發(fā)展?!眳莿偲讲┦勘硎尽k娊馑茪溆肎DL,氣體擴散層!碳紙!陜西PEM制氫用碳紙制造
碳紙優(yōu)異的導電性與導熱性。寧夏空冷電堆用碳紙怎么樣
后處理與檢測成本:占總成本 10%-20%(保障性能一致性)碳紙需經(jīng)過后處理優(yōu)化性能,并通過嚴格檢測確保符合應(yīng)用標準,尤其場景對檢測精度要求極高:1. 后處理工序(占該模塊成本 60%-70%)疏水處理:將 PTFE 乳液涂覆在碳紙表面,經(jīng) 300-400℃燒結(jié)固化,需使用 “精密噴涂設(shè)備”(確保涂層均勻度<3%),PTFE 損耗率約 10%-15%;表面改性:如涂覆催化劑載體(如碳黑)、刻蝕多孔結(jié)構(gòu)(提升比表面積),需使用 “等離子刻蝕機” 或 “真空噴涂機”,設(shè)備投資約1000-3000 萬元;裁剪與成型:根據(jù)下游需求(如燃料電池極板尺寸)裁剪成特定形狀,需使用 “激光切割機”(避免機械裁剪導致邊緣破損),加工精度要求 ±0.1mm。寧夏空冷電堆用碳紙怎么樣
國科領(lǐng)纖新材料(常州)有限公司在同行業(yè)領(lǐng)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(lǐng)纖新材料供應(yīng)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!