后處理與檢測(cè)成本:占總成本 10%-20%(保障性能一致性)碳紙需經(jīng)過(guò)后處理優(yōu)化性能,并通過(guò)嚴(yán)格檢測(cè)確保符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),尤其場(chǎng)景對(duì)檢測(cè)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(jī)” 或 “真空噴涂機(jī)”,設(shè)備投資約1000-3000 萬(wàn)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(jī)”(避免機(jī)械裁剪導(dǎo)致邊緣破損),加工精度要求 ±0.1mm。碳紙”能將反應(yīng)氣體從雙極板流道輸送至催化層,避免 “局部缺氣”。天津AEM制氫用碳紙生產(chǎn)廠家
預(yù)氧化與碳化階段(占加工成本40%-50%)是碳紙“性能轉(zhuǎn)化”的環(huán)節(jié),步驟:預(yù)氧化:在200-300℃空氣氛圍中,使粘結(jié)劑與碳纖維發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),防止后續(xù)碳化時(shí)纖維斷裂,需使用“連續(xù)式熱風(fēng)隧道爐”,升溫速率嚴(yán)格(5-10℃/min),單噸碳紙能耗約500-800kWh;碳化:在800-1200℃惰性氣體(氮?dú)?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?dú)饧s500-1000m3),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。江西AEM制氫用碳紙?jiān)谧龅墓举|(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC),PEMFC 是碳紙的應(yīng)用場(chǎng)景。

作為氣體擴(kuò)散層的基材,碳紙的制備,除了準(zhǔn)備原料、打漿抄紙、浸漬、固化這些步驟,還需碳化、石墨化處理。而氣體擴(kuò)散層的制備一般稱為抄紙制程,在制程中還必須改善碳紙?jiān)咸匦?、?dǎo)電性以及化學(xué)安定性。其方法為以碳纖維紙為基礎(chǔ)再添加碳復(fù)合材料混合后熱處理,其制程中還可以添加適當(dāng)?shù)闹虚g原料并配合使用的特性研發(fā)出相同的碳紙。方法為以碳纖維紙為基礎(chǔ)再添加碳復(fù)合材料混合后熱處理,其制程中還可以添加適當(dāng)?shù)闹虚g原料并配合使用的特性研發(fā)出相同的碳紙。碳紙?jiān)谠旒堧A段前必須先將連續(xù)長(zhǎng)絲纖維切斷成為3~12mm之間的短纖維段,組成短纖維段后的制程依序分為1.抄紙,2.含浸復(fù)合樹(shù)脂,3.熱壓成形,4.碳化處理以及5.石墨化處理。復(fù)雜的工藝決定了碳紙是當(dāng)前制約我國(guó)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(guó)至今未能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)碳紙。目前可應(yīng)用在燃料電池氣體擴(kuò)散層的碳紙生產(chǎn)廠商有TORAY、SGL、Ballard、Avcarb、中國(guó)臺(tái)灣碳能等公司。因此,碳紙也被稱之為燃料電池材料國(guó)產(chǎn)化的“一個(gè)壁壘”。
生產(chǎn)加工成本:占總成本25%-40%(技術(shù)壁壘)碳紙的生產(chǎn)需經(jīng)過(guò)“成紙-預(yù)氧化-碳化-石墨化”等多道高溫、高精度工序,設(shè)備費(fèi)用大、能耗高、生產(chǎn)周期長(zhǎng),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(jié)劑混合,制成均勻的紙狀基材,成本來(lái)自:設(shè)備成本:需使用“高精度濕法成型機(jī)”(避免纖維團(tuán)聚)、“定量注意裝置”(確保碳紙厚度均勻,誤差<5μm),單臺(tái)設(shè)備約500-2000萬(wàn)元,折舊成本高;人工與能耗:成型過(guò)程需嚴(yán)格注意濕度(40%-60%)、溫度(25-30℃),車間潔凈度要求達(dá)萬(wàn)級(jí),空調(diào)與潔凈系統(tǒng)能耗約占該階段能耗的60%。疏水性碳紙適合水管理場(chǎng)景:如電解水制氫、某些燃料電池陰極,需排出液態(tài)水。

檢測(cè)成本(占該模塊成本30%-40%)碳紙需全項(xiàng)檢測(cè),確保性能一致性,檢測(cè)項(xiàng)目與成本包括:性能檢測(cè):導(dǎo)電性(四探針電阻儀,單臺(tái)約50萬(wàn)元)、孔隙率(壓汞儀,單臺(tái)約200萬(wàn)元)、耐腐蝕性(電化學(xué)工作站,單臺(tái)約100萬(wàn)元),每批次抽樣檢測(cè)率需達(dá)10%以上;可靠性測(cè)試:如燃料電池碳紙需進(jìn)行“1000次干濕循環(huán)測(cè)試”“5000次彎曲測(cè)試”,測(cè)試周期長(zhǎng)(約1-2周),且需模擬環(huán)境設(shè)備(約500-1000萬(wàn)元);品控?fù)p耗:碳紙的成品率較低(如燃料電池級(jí)碳紙成品率約60%-80%),不合格品需報(bào)廢,進(jìn)一步推高單位成本。碳紙是氣體擴(kuò)散層重要的基底。貴州膜電極用碳紙價(jià)格優(yōu)惠
碳紙以多孔結(jié)構(gòu)解決 “傳質(zhì)” 問(wèn)題,以高導(dǎo)電 / 耐腐 “功能可靠”,以輕量化 / 低成本支撐 “產(chǎn)業(yè)化落地”。天津AEM制氫用碳紙生產(chǎn)廠家
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(yáng)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(dǎo)電子并輸送水分子,同時(shí)排出生成的氫氣;陽(yáng)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(xué)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(shí)的“氣泡阻塞”問(wèn)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(zhǎng),帶動(dòng)碳紙用量提升。天津AEM制氫用碳紙生產(chǎn)廠家
國(guó)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(gè)不斷銳意進(jìn)取,不斷制造創(chuàng)新的市場(chǎng)高度,多年以來(lái)致力于發(fā)展富有創(chuàng)新價(jià)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(jī)讓我們喜悅,但不會(huì)讓我們止步,殘酷的市場(chǎng)磨煉了我們堅(jiān)強(qiáng)不屈的意志,和諧溫馨的工作環(huán)境,富有營(yíng)養(yǎng)的公司土壤滋養(yǎng)著我們不斷開(kāi)拓創(chuàng)新,勇于進(jìn)取的無(wú)限潛力,國(guó)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(lái),回首過(guò)去,我們不會(huì)因?yàn)槿〉昧艘稽c(diǎn)點(diǎn)成績(jī)而沾沾自喜,相反的是面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的市場(chǎng)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(jìn),以一個(gè)更嶄新的精神面貌迎接大家,共同走向輝煌回來(lái)!