生產(chǎn)加工成本:占總成本25%-40%(技術壁壘)碳紙的生產(chǎn)需經(jīng)過“成紙-預氧化-碳化-石墨化”等多道高溫、高精度工序,設備費用大、能耗高、生產(chǎn)周期長,是成本的重要組成部分:1.基材成型階段(占加工成本15%-25%)將碳纖維與粘結劑混合,制成均勻的紙狀基材,成本來自:設備成本:需使用“高精度濕法成型機”(避免纖維團聚)、“定量注意裝置”(確保碳紙厚度均勻,誤差<5μm),單臺設備約500-2000萬元,折舊成本高;人工與能耗:成型過程需嚴格注意濕度(40%-60%)、溫度(25-30℃),車間潔凈度要求達萬級,空調(diào)與潔凈系統(tǒng)能耗約占該階段能耗的60%。疏水性碳紙應用:電解池、濕度傳感器、需要水傳輸?shù)娜剂想姵卦O計。江西空冷電堆用氣體擴散層在做的公司

預氧化與碳化階段(占加工成本40%-50%)是碳紙“性能轉化”的環(huán)節(jié),步驟:預氧化:在200-300℃空氣氛圍中,使粘結劑與碳纖維發(fā)生交聯(lián)反應,防止后續(xù)碳化時纖維斷裂,需使用“連續(xù)式熱風隧道爐”,升溫速率嚴格(5-10℃/min),單噸碳紙能耗約500-800kWh;碳化:在800-1200℃惰性氣體(氮氣/氬氣)氛圍中,去除原材料中的非碳元素(如H、O、N),使碳含量提升至90%以上,需使用“高溫管式爐”,惰性氣體消耗量大(單噸碳紙需氮氣約500-1000m3),能耗約1500-2500kWh/噸——碳化階段的能耗成本就占加工成本的30%以上。天津氫燃料電池用氣體擴散層售價氣體擴散層傳輸反應氣體,確保催化層 “原料充足”。

國科領纖于2023年在江蘇常州武進區(qū)成立,聚焦氫燃料電池關鍵材料碳紙及相關“卡脖子”材料的技術攻關和產(chǎn)業(yè)化,旨在打破國外壟斷、實現(xiàn)關鍵材料國產(chǎn)自主,國科領纖也是目前國內(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、批量化生產(chǎn)的團隊。創(chuàng)始人為吳剛平博士,其帶領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,即從事碳纖維應用基礎、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)化制備關鍵材料還處于被國外供應商壟斷狀態(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?。
專有碳纖維的結構與性能調(diào)控。近20年碳纖維制備和表面改性的基礎研究、中試放大、工程化的研究經(jīng)歷,對碳(炭)材料的結構、設備及工藝有深刻理解。專有的配方與材料匹配。擁有專有碳纖維表面上漿劑、碳纖維可控分散/凝聚、碳紙粘結劑的自主知識產(chǎn)權,可制備出超薄(6g/m°)口分散均勻的碳纖維原紙。自主設計、定制的設備。專有碳纖維連續(xù)化處理裝置、碳纖維原紙浸膠及壓制裝置、高溫熱處理、疏水改性等設備全部自主設計、定制,以達到碳紙制備的精細的工藝要求。研發(fā)體系和研發(fā)隊伍。擁有一支過硬、經(jīng)驗豐富的研發(fā)團隊,擁有完備的基礎研究、技術開發(fā)、器件組裝與性能評價平臺,響應市場需求,產(chǎn)品持續(xù)迭代。專有碳纖維連續(xù)化處理裝置、碳纖維原紙浸膠及壓制裝置、高溫熱處理、疏水改性等設備全部自主設計、定制!

截至2024年5月,碳紙(尤其是燃料電池級)的成本較高(約200-300元/㎡),制約其大規(guī)模應用,行業(yè)主要通過以下方向降本:原材料“低成本PAN基碳纖維”(如回收碳纖維再生利用)、“生物基粘結劑”(如木質(zhì)素樹脂,成本降低30%-50%);工藝優(yōu)化:采用“連續(xù)式石墨化爐”縮短生產(chǎn)周期(從5天降至1天)、“惰性氣體循環(huán)利用系統(tǒng)”減少氣體消耗(降低20%-30%);規(guī)?;a(chǎn):當產(chǎn)能從10萬㎡/年提升至100萬㎡/年時,單位加工成本可降低30%-40%(攤薄設備折舊與固定成本);檢測效率提升:開發(fā)“在線實時檢測系統(tǒng)”(如原位電阻監(jiān)測),替代離線抽樣檢測,縮短檢測周期并降低品控損耗。綜上,碳紙的成本由“高純度原材料”和“高溫高精度加工”決定,場景的性能要求進一步放大了這些成本因素,而規(guī)模化、技術迭代是未來降低成本的關鍵路徑。電解水制氫優(yōu)勢:耐強酸性的環(huán)境,GDL在PEM中陽極水到催化劑層排出生成的氧氣,陰極擴散氫氣排出多余的水。江西空冷電堆用氣體擴散層在做的公司
微孔層(MPL):部分GDL會在靠近催化劑層的一側添加碳粉和 PTFE的混合層,優(yōu)化氣體和水的傳輸。江西空冷電堆用氣體擴散層在做的公司
檢測成本(占該模塊成本30%-40%)碳紙需全項檢測,確保性能一致性,檢測項目與成本包括:性能檢測:導電性(四探針電阻儀,單臺約50萬元)、孔隙率(壓汞儀,單臺約200萬元)、耐腐蝕性(電化學工作站,單臺約100萬元),每批次抽樣檢測率需達10%以上;可靠性測試:如燃料電池碳紙需進行“1000次干濕循環(huán)測試”“5000次彎曲測試”,測試周期長(約1-2周),且需模擬環(huán)境設備(約500-1000萬元);品控損耗:碳紙的成品率較低(如燃料電池級碳紙成品率約60%-80%),不合格品需報廢,進一步推高單位成本。江西空冷電堆用氣體擴散層在做的公司
國科領纖新材料(常州)有限公司在同行業(yè)領域中,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,國科領纖新材料供應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!