由于碳紙是燃料電池的“功能件”,其質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)苛,進(jìn)一步增加了工藝復(fù)雜度:微觀結(jié)構(gòu):需用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察孔隙分布,要求孔徑均勻(5-20μm),無明顯團(tuán)聚或裂紋;電學(xué)性能:體積電阻率需<10mΩ?cm(石墨化后),且不同區(qū)域電阻率偏差<5%;機(jī)械性能:抗折強(qiáng)度需>5MPa,拉伸強(qiáng)度需>15MPa,避免在燃料電池組裝(螺栓緊固)時(shí)破損;疏水性能:水接觸角需>110°(確保電解液不滲透)。綜上,碳紙的制備是“精細(xì)化工+高溫材料+精密機(jī)械”的綜合過程,每個(gè)步驟都需攻克材料兼容性、工藝穩(wěn)定性、性能平衡性等難題,因此其工藝流程具有復(fù)雜性,也是過去我國長期依賴進(jìn)口的原因之一(截至2024年5月,國內(nèi)少數(shù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高品級(jí)碳紙量產(chǎn),國產(chǎn)化率仍不足30%)。液流電池,電極材料:替代傳統(tǒng)碳?xì)只蛱疾迹闷涓邔?dǎo)電性和均勻孔隙結(jié)構(gòu),促進(jìn)電解液與電極表面的接觸。青海水冷電堆用GDL價(jià)格優(yōu)惠
碳紙國產(chǎn)自主的重要性已無須多言,其生產(chǎn)技術(shù)極大程度上決定了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在吳剛平博士的帶領(lǐng)下,國科領(lǐng)纖現(xiàn)已打通從碳原紙到氣體擴(kuò)散層環(huán)節(jié)的工藝,并攻克了碳紙粘結(jié)劑配方與適用性工藝設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了碳紙“點(diǎn)焊接,強(qiáng)粘結(jié)”,獲得了專利授權(quán),可為高質(zhì)量碳紙制備提供技術(shù)基礎(chǔ),同時(shí)儲(chǔ)備了下一代工藝,有望實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降本50%。此外,國科領(lǐng)纖擁有強(qiáng)大的設(shè)備設(shè)計(jì)能力,能夠自主設(shè)計(jì)原紙抄造試驗(yàn)線、浸膠固化試驗(yàn)線等設(shè)備,為高質(zhì)量碳紙制備提供硬件基礎(chǔ);還開發(fā)了多項(xiàng)碳紙制備行業(yè)技術(shù),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(shù)突圍從來都不是一蹴而就的,尤其是關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)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(shí)候,碳紙的基礎(chǔ)研究無疑是一個(gè)需要長期坐冷板凳的事業(yè)。年復(fù)一年,日復(fù)一日,他仍保持著高度的專注,非功利化、長期且持續(xù)地進(jìn)行基礎(chǔ)研究和中試試驗(yàn),不斷積累經(jīng)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)從0到1的突破。天津膜電極用GDL怎么樣GDL 在燃料電池的 “膜電極組件(MEA)” 中扮演 “物理骨架” 角色,其結(jié)構(gòu)直接提升裝置的機(jī)械穩(wěn)定性和兼容性。
國科領(lǐng)纖,聚焦氫燃料電池關(guān)鍵材料碳紙及相關(guān)材料的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化,致力于實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料國產(chǎn)化。創(chuàng)始人吳剛平博士從事碳纖維應(yīng)用基礎(chǔ)、工程化、燃料電池氣體擴(kuò)散層用碳紙研究,至今已有二十余年,國科領(lǐng)纖也是目前國內(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(shù)及批量化生產(chǎn)能力的團(tuán)隊(duì)。氣體擴(kuò)散層、催化劑、交換膜是氫燃料電池和PEM電解槽的三大關(guān)鍵零部件。目前,催化劑和交換膜已陸續(xù)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)自主,而碳紙作為氣體擴(kuò)散層的基材,是制約我國氫燃料電池領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)材料。受制于碳纖維、碳纖維原紙、石墨化和后處理等復(fù)雜工藝及裝備,我國至今未能實(shí)現(xiàn)碳紙量產(chǎn),國內(nèi)氫燃料電池用碳紙的產(chǎn)業(yè)化制備關(guān)鍵材料仍然由國外供應(yīng)商所主導(dǎo)。因此,碳紙也被稱之為燃料電池材料國產(chǎn)化的“一個(gè)壁壘”。
1. 特種過濾與分離高溫氣體過濾:在垃圾焚燒、鋼鐵冶煉等場景中,碳紙可耐受 800℃以上高溫,且多孔結(jié)構(gòu)能過濾煙氣中的粉塵(如 PM2.5)、重金屬(如汞),同時(shí)自身不被酸性煙氣(如 SO?、HCl)腐蝕;液體分離:在化工廢水處理中,經(jīng)改性的碳紙(如涂覆石墨烯)可實(shí)現(xiàn) “選擇性滲透”,分離水中的有機(jī)物(如染料、油污),且化學(xué)穩(wěn)定性可避免被強(qiáng)氧化劑(如雙氧水)降解。2. 電磁屏蔽與防靜電電子設(shè)備屏蔽:在航空航天、精密電子(如芯片制造)中,碳紙的高導(dǎo)電性可吸收或反射電磁波,用于制作 “電磁屏蔽罩”,防止外部電磁干擾(EMI)影響設(shè)備精度;防靜電材料:在半導(dǎo)體晶圓運(yùn)輸盒、易燃易爆環(huán)境(如化工儲(chǔ)罐)中,碳紙可形成 “導(dǎo)電通路”,將靜電電荷快速導(dǎo)出(表面電阻<10?Ω),避免靜電火花引發(fā)事故。GDL多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) —— 構(gòu)建 “連續(xù)且可控” 的氣體通道。
碳紙的生產(chǎn)成本結(jié)構(gòu)與其 “高技術(shù)壁壘、多環(huán)節(jié)工藝、高純度原料” 的特性直接相關(guān),可拆解為原材料成本、生產(chǎn)加工成本、后處理與檢測成本三大模塊,其中原材料和關(guān)鍵加工環(huán)節(jié)是成本占比部分。不同應(yīng)用場景(如氫燃料電池用碳紙 vs 普通工業(yè)用碳紙)的成本構(gòu)成差異較大,以下以應(yīng)用廣、技術(shù)要求的 “燃料電池級(jí)碳紙” 為例,詳細(xì)分析其成本構(gòu)成:一、原材料成本:占總成本 40%-60%(驅(qū)動(dòng)因素)碳紙的原材料決定了其基礎(chǔ)性能(如導(dǎo)電性、機(jī)械強(qiáng)度,主要括基體纖維、粘結(jié)劑、功能改性劑三類:通常為碳紙(導(dǎo)電性好些)或者碳布(柔韌性好些),疏水涂層:表面涂覆聚四氟乙烯(PTFE)等材料。黑龍江空冷電堆用GDL售價(jià)
GDL熱管理輔助:平衡反應(yīng)溫度,避免局部過熱。青海水冷電堆用GDL價(jià)格優(yōu)惠
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