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)高品級碳紙量產(chǎn),國產(chǎn)化率仍不足30%)。直接甲醇燃料電池(DMFC)GDL需要更好的疏水處理防堵塞孔隙。堿性燃料電池堿性GDL采用耐堿腐蝕的涂層。遼寧水冷電堆用氣體擴(kuò)散層怎么樣

作為未來清潔能源市場的重要一極,氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)必須實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)可控,而氣體擴(kuò)散層、催化劑、交換膜是氫燃料電池和PEM電解槽的關(guān)鍵零部件,作為業(yè)內(nèi)公認(rèn)的三大“卡脖子”材料,催化劑和交換膜已陸續(xù)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)自主。氣體擴(kuò)散層(GDL)是燃料電池重要組件之一,其主要作用在于:催化劑的載體支撐電機(jī)結(jié)構(gòu)導(dǎo)電作用均勻擴(kuò)散氣體的作用擴(kuò)散層輸水作用。燃料電池GDL要求:均勻的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu),透氣性能好電阻率低,電子傳導(dǎo)能力強(qiáng)結(jié)構(gòu)緊密且表面平整,減小接觸電阻,提高導(dǎo)電性能具有一定的機(jī)械強(qiáng)度,適當(dāng)?shù)膭傂耘c柔性,利于電極的制作,提供長期操作條件下電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性適當(dāng)?shù)挠H水/憎水平衡,防止過多的水分阻塞孔隙而導(dǎo)致氣體透過性能下降具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。正是由于對氣體擴(kuò)散層用材料的嚴(yán)苛要求,碳纖維紙以其質(zhì)量輕、表面平整、耐腐蝕、孔隙均勻且強(qiáng)度高,厚度可根據(jù)使用要求調(diào)整,適合耐久性燃料電池使用,成為GDL的可選材料。天津PEM制氫用氣體擴(kuò)散層擁有自主設(shè)計、定制的設(shè)備!

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。
高效輸送氣體反應(yīng)物:GDL具有高孔隙率(通常70%-85%)與貫通性孔隙結(jié)構(gòu),能讓氣體從雙極板流道快速、均勻地擴(kuò)散至催化層——避免局部氣體供應(yīng)不足導(dǎo)致的“反應(yīng)死區(qū)”,確保催化層每一處活性位點(diǎn)都能接觸到足量反應(yīng)物(如PEMFC中,H?需穿透GDL到達(dá)陽極催化層,O?到達(dá)陰極催化層)。對比無GDL的結(jié)構(gòu):氣體易在電極表面聚集形成“氣泡阻隔”,導(dǎo)致反應(yīng)效率驟降。高效排出液態(tài)產(chǎn)物:以PEMFC陰極為例,反應(yīng)會生成液態(tài)水(O?+2H??+2e?→H?O),若積水無法排出,會堵塞氣體通道(即“水淹”),直接中斷氣體供應(yīng)。GDL通過疏水改性(如涂覆PTFE)與梯度孔徑設(shè)計,既能讓液態(tài)水在毛細(xì)力作用下快速流向雙極板流道排出,又能避免水膜完全覆蓋催化層(保留氣體接觸通道),實(shí)現(xiàn)“排水不堵氣”的平衡。抑制電解液“爬流”:在PEMFC中,質(zhì)子交換膜(電解質(zhì))若因濕度變化或壓力差向GDL滲透過量,會填充GDL孔隙并覆蓋催化層,導(dǎo)致氣體無法接觸活性位點(diǎn)。GDL的微孔層(MPL,碳粉+PTFE涂層)能形成“物理屏障”,限制電解液過度滲透,同時維持膜的適度濕潤(保障質(zhì)子傳導(dǎo))。疏水性碳紙適合水管理場景:如電解水制氫、某些燃料電池陰極,需排出液態(tài)水。

可制備面密度低至6a/m“的分散均勻的、超薄型的碳纖維原紙(該技術(shù)已獲專利授權(quán))為高質(zhì)量碳紙的制備提供了材料基礎(chǔ)。通過改進(jìn)配方和工藝制備的碳紙,碳纖維與樹脂炭間界面結(jié)合良好,解決了碳紙材料的精細(xì)結(jié)構(gòu)問題。氣體擴(kuò)散層包括疏水型和親水型,可根據(jù)應(yīng)用場景和用戶需求量身定制高通量、長壽命、低成本的氣體擴(kuò)散層。氣體擴(kuò)散層的價值是“承上啟下”——連接流場與催化層,同步實(shí)現(xiàn)氣體傳輸、電子傳導(dǎo)、水管理三大功能,其性能的均衡性(如透氣與排水的平衡、導(dǎo)電與力學(xué)強(qiáng)度的平衡)直接決定了燃料電池等裝置的功率密度、壽命和穩(wěn)定性,是能源轉(zhuǎn)換設(shè)備產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵組件之一。AEM、PEM用GDL,氣體擴(kuò)散層!遼寧水冷電堆用氣體擴(kuò)散層怎么樣
氫燃料電池用GDL,氣體擴(kuò)散層!遼寧水冷電堆用氣體擴(kuò)散層怎么樣
國科領(lǐng)纖于2023年在江蘇常州武進(jìn)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(shí)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(tuán)隊(duì)。創(chuàng)始人為吳剛平博士,其帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)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(kuò)散層用碳紙研究,至今已有二十余年,具備扎實(shí)的科學(xué)研究基礎(chǔ)和豐富的工程化經(jīng)驗(yàn)?!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(jìn)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_|寧水冷電堆用氣體擴(kuò)散層怎么樣
國科領(lǐng)纖新材料(常州)有限公司是一家有著先進(jìn)的發(fā)展理念,先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn),在發(fā)展過程中不斷完善自己,要求自己,不斷創(chuàng)新,時刻準(zhǔn)備著迎接更多挑戰(zhàn)的活力公司,在江蘇省等地區(qū)的紙業(yè)中匯聚了大量的人脈以及**,在業(yè)界也收獲了很多良好的評價,這些都源自于自身的努力和大家共同進(jìn)步的結(jié)果,這些評價對我們而言是比較好的前進(jìn)動力,也促使我們在以后的道路上保持奮發(fā)圖強(qiáng)、一往無前的進(jìn)取創(chuàng)新精神,努力把公司發(fā)展戰(zhàn)略推向一個新高度,在全體員工共同努力之下,全力拼搏將共同國科領(lǐng)纖新材料供應(yīng)和您一起攜手走向更好的未來,創(chuàng)造更有價值的產(chǎn)品,我們將以更好的狀態(tài),更認(rèn)真的態(tài)度,更飽滿的精力去創(chuàng)造,去拼搏,去努力,讓我們一起更好更快的成長!