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(xué)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(xué)研究基礎(chǔ)和豐富的工程化經(jīng)驗?!澳壳埃瑖鴥?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。”吳剛平博士表示。碳紙適配高要求場景,性能不可替代。西藏PEM制氫用碳紙
GDL 的優(yōu)勢本質(zhì) ——“多功能集成的橋梁”氣體擴散層的所有優(yōu)勢,本質(zhì)是其實現(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)無法實現(xiàn) “高效、穩(wěn)定、長壽命” 運行,其性能會倒退至 “實驗室演示級別”,無法滿足商業(yè)化應(yīng)用(如汽車、儲能)的需求。安徽氫燃料電池用碳紙大概價格多少碳紙也可根據(jù)場景需求適配其他類型燃料電池,比如堿性燃料電池(AFC)與直接甲醇燃料電池(DMFC)。
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)均勻擴散至催化層表面,確保反應(yīng)位點充分接觸反應(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),及時排出陰極生成的液態(tài)水(避免“水淹”堵塞氣體通道),同時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)子交換膜提供機械支撐,雙極板組裝時的壓力沖擊,確保MEA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
氫燃料電池領(lǐng)域:碳紙是氫燃料電池中氣體擴散層的關(guān)鍵材料,可為氫能汽車、船舶、無人機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(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,同時避免正負(fù)極電解液混合,保證電池的正常運行。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。碳紙高導(dǎo)電 + 導(dǎo)熱,降低能量損失。
液流電池(儲能領(lǐng)域)在全釩液流電池(VRFB,大規(guī)模儲能的主流技術(shù)之一)中,碳紙是電極的骨架,用于“儲存電解液中的活性物質(zhì)(釩離子)”并促進電化學(xué)反應(yīng):多孔結(jié)構(gòu)可吸附大量釩電解液(釩離子濃度1.5-2.0mol/L),增大反應(yīng)接觸面積;高導(dǎo)電性確保電子在電極與集流體之間傳遞;耐強酸性和抗釩離子氧化的特性,可延長電池壽命(通常要求碳紙在5000次循環(huán)后性能衰減<10%)。特種應(yīng)用:工業(yè)與制造領(lǐng)域在對 “耐溫、導(dǎo)電、抗腐蝕” 有特殊要求的工業(yè)場景中,碳紙作為 “特種功能材料” 替代傳統(tǒng)金屬或塑料,解決極端環(huán)境下的材料失效問題。強化學(xué)穩(wěn)定性,耐腐耐氧化強化學(xué)穩(wěn)定性,耐腐耐氧化。貴州氫燃料電池用碳紙
疏水性碳紙:涂覆親水材料(如Nafion、金屬氧化物或親水聚合物)或等離子處理增強親水性。西藏PEM制氫用碳紙
在質(zhì)子交換膜燃料電池中,需同時實現(xiàn)“保水”與“排水”:保水:維持質(zhì)子交換膜的濕潤狀態(tài),保證質(zhì)子傳導(dǎo)效率;排水:快速排出催化層生成的液態(tài)水,避免堵塞氣體通道導(dǎo)致“缺氣”。實現(xiàn)方式:通過PTFE(聚四氟乙烯)疏水涂層調(diào)控親疏水性,結(jié)合多孔結(jié)構(gòu)的毛細(xì)作用,平衡水的留存與排出。穩(wěn)定的力學(xué)性能需耐受電池組裝時的夾緊壓力(通常0.5-2MPa)、長期運行中的溫度/濕度循環(huán)變化,避免變形、破損或分層,確保組件結(jié)構(gòu)完整性。關(guān)鍵指標(biāo):拉伸強度(炭紙縱向一般>15MPa)、彎曲強度、耐疲勞性,需在干濕交替、冷熱循環(huán)下保持力學(xué)穩(wěn)定性。西藏PEM制氫用碳紙
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(biāo)準(zhǔn),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(zhǔn)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!