碳紙的復(fù)雜性不僅在于步驟多,更在于每個環(huán)節(jié)都存在“矛盾點”,需通過精密調(diào)控平衡性能:纖維分散與均勻性:短切碳纖維表面惰性強,易團(tuán)聚,需添加分散劑(如陽離子表面活性劑),但分散劑過量會影響后續(xù)樹脂結(jié)合;同時,抄紙過程中纖維易沿水流方向定向排列,導(dǎo)致碳紙“各向異性”(不同方向?qū)щ娦圆町悾?0%),需通過調(diào)整抄紙機網(wǎng)部轉(zhuǎn)速優(yōu)化??紫堵逝c強度的平衡:燃料電池用碳紙需30%-50%的孔隙率(保證氣體流通),但孔隙率過高會導(dǎo)致機械強度下降(易在組裝時斷裂),需通過樹脂含量、熱壓壓力、碳化溫度的協(xié)同調(diào)控,在“透氣”和“抗折”之間找到平衡點。高溫工藝的穩(wěn)定性:石墨化階段需2000℃以上高溫,設(shè)備(如石墨化爐)需耐極端高溫且溫度場均勻(爐內(nèi)溫差需<5℃),否則會導(dǎo)致碳紙局部石墨化度不一致,導(dǎo)電性出現(xiàn)“熱點”,影響燃料電池壽命。成本與性能的矛盾:高性能碳紙依賴高純度短切碳纖維(如T700級)和高功率石墨化設(shè)備,單噸碳纖維價格超10萬元,石墨化過程能耗占總成本的30%以上,而降低成本(如用低成本碳纖維)又會導(dǎo)致性能下降,形成技術(shù)瓶頸。電子傳導(dǎo)穩(wěn)定:GDL 的基材由高導(dǎo)電性的碳纖維構(gòu)成,電子能通過纖維網(wǎng)絡(luò)從催化層傳遞至雙極板。北京水冷電堆用GDL售價
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。內(nèi)蒙古電解水制氫用GDL在做的公司氣體擴散層(GDL)作為燃料電池(如質(zhì)子交換膜燃料電池 PEMFC)、電解池等電化學(xué)裝置的組件之一。

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)必須實現(xiàn)國產(chǎn)可控,而氣體擴散層、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)實現(xiàn)國產(chǎn)自主。氣體擴散層(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結(jié)構(gòu)導(dǎo)電作用均勻擴散氣體的作用擴散層輸水作用。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械強度,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。
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。創(chuàng)始人為吳剛平博士,其帶領(lǐng)的團(tuán)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?,國內(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。”吳剛平博士表示。制氫PEM;AEM碳紙,針對PEM、AEM不用應(yīng)用場景可定制產(chǎn)品。

性能特點:具有多孔可控、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)良、機械強度高、憎水性強以及高度防腐蝕等特點。主要用途:碳紙是燃料電池氣體擴散層的關(guān)鍵基材,在氫燃料電池和 PEM 電解槽中扮演著膜電極與雙極板之間的溝通橋梁角色,具有氣體通道、電子通道、散熱通道等多種功能。此外,還可作為液流電池電極等。行業(yè)現(xiàn)狀:由于受制于碳纖維、碳纖維原紙、石墨化和后處理等復(fù)雜工藝及裝備,過去國內(nèi)碳紙長期主要依賴進(jìn)口個,價格較高,每平米可達(dá)千元以上。擁有過硬、經(jīng)驗豐富的團(tuán)隊,完備的基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)、器件組裝,響應(yīng)市場需求,產(chǎn)品持續(xù)迭代。北京水冷電堆用GDL售價
GDL傳遞電子,構(gòu)建 “電流通路”。北京水冷電堆用GDL售價
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)動因素)碳紙的原材料決定了其基礎(chǔ)性能(如導(dǎo)電性、機械強度,主要括基體纖維、粘結(jié)劑、功能改性劑三類:北京水冷電堆用GDL售價
國科領(lǐng)纖新材料(常州)有限公司匯集了大量的優(yōu)秀人才,集企業(yè)奇思,創(chuàng)經(jīng)濟(jì)奇跡,一群有夢想有朝氣的團(tuán)隊不斷在前進(jìn)的道路上開創(chuàng)新天地,繪畫新藍(lán)圖,在江蘇省等地區(qū)的紙業(yè)中始終保持良好的信譽,信奉著“爭取每一個客戶不容易,失去每一個用戶很簡單”的理念,市場是企業(yè)的方向,質(zhì)量是企業(yè)的生命,在公司有效方針的領(lǐng)導(dǎo)下,全體上下,團(tuán)結(jié)一致,共同進(jìn)退,**協(xié)力把各方面工作做得更好,努力開創(chuàng)工作的新局面,公司的新高度,未來國科領(lǐng)纖新材料供應(yīng)和您一起奔向更美好的未來,即使現(xiàn)在有一點小小的成績,也不足以驕傲,過去的種種都已成為昨日我們只有總結(jié)經(jīng)驗,才能繼續(xù)上路,讓我們一起點燃新的希望,放飛新的夢想!