國(guó)科領(lǐng)纖：突破關(guān)鍵材料“卡脖子”難題國(guó)科領(lǐng)纖成立于2023年，自成立以來便專注于氫燃料電池關(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。在本次展會(huì)上，國(guó)科領(lǐng)纖充分展示了其在碳紙及碳復(fù)合材料生產(chǎn)方面的技術(shù)實(shí)力。目前，我國(guó)氫燃料電池基礎(chǔ)原材料在一定程度上依賴進(jìn)口，碳紙及氣體擴(kuò)散層便是其中關(guān)鍵一環(huán)。國(guó)科領(lǐng)纖迎難而上，全力投入研發(fā)，致力于打破國(guó)外壟斷。生產(chǎn)總監(jiān)表示，公司研制的產(chǎn)品已在技術(shù)層面取得重大突破，有望在半年內(nèi)推動(dòng)量產(chǎn)。這一成果對(duì)于我國(guó)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)而言意義非凡，將有效降低產(chǎn)業(yè)成本，提升供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性與自主性。  自主設(shè)計(jì)、定制的設(shè)備！貴州氫燃料電池用GDL怎么樣

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“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500-2000萬元，折舊成本高；人工與能耗：成型過程需嚴(yán)格注意濕度（40%-60%）、溫度（25-30℃），車間潔凈度要求達(dá)萬級(jí)，空調(diào)與潔凈系統(tǒng)能耗約占該階段能耗的60%。AEM制氫用GDL制造GDL結(jié)構(gòu)支撐與界面適配：保障電池長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

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。

由于碳紙是燃料電池的“功能件”，其質(zhì)量檢測(cè)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(guó)長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的原因之一（截至2024年5月，國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高品級(jí)碳紙量產(chǎn)，國(guó)產(chǎn)化率仍不足30%）。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。

在質(zhì)子交換膜燃料電池中，需同時(shí)實(shí)現(xiàn)“保水”與“排水”：保水：維持質(zhì)子交換膜的濕潤(rùn)狀態(tài)，保證質(zhì)子傳導(dǎo)效率；排水：快速排出催化層生成的液態(tài)水，避免堵塞氣體通道導(dǎo)致“缺氣”。實(shí)現(xiàn)方式：通過PTFE（聚四氟乙烯）疏水涂層調(diào)控親疏水性，結(jié)合多孔結(jié)構(gòu)的毛細(xì)作用，平衡水的留存與排出。穩(wěn)定的力學(xué)性能需耐受電池組裝時(shí)的夾緊壓力（通常0.5-2MPa）、長(zhǎng)期運(yùn)行中的溫度/濕度循環(huán)變化，避免變形、破損或分層，確保組件結(jié)構(gòu)完整性。關(guān)鍵指標(biāo)：拉伸強(qiáng)度（炭紙縱向一般＞15MPa）、彎曲強(qiáng)度、耐疲勞性，需在干濕交替、冷熱循環(huán)下保持力學(xué)穩(wěn)定性。  液體排出順暢：PEMFC 運(yùn)行中會(huì)生成水（陰極反應(yīng)產(chǎn)物），GDL 的疏水涂層與梯度孔隙結(jié)構(gòu)能將液態(tài)水排出。江西水冷電堆用GDL生產(chǎn)廠家

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?zé)崽幚?、疏水改性等設(shè)備全部自主設(shè)計(jì)、定制！貴州氫燃料電池用GDL怎么樣

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”。貴州氫燃料電池用GDL怎么樣

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