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。相比脆弱的質(zhì)子交換膜和催化層,碳紙具有更高的抗撕裂強(qiáng)度(通常 > 10 N/cm)和抗彎強(qiáng)度。內(nèi)蒙古氫燃料電池用碳紙怎么樣
檢測成本(占該模塊成本30%-40%)碳紙需全項(xiàng)檢測,確保性能一致性,檢測項(xiàng)目與成本包括:性能檢測:導(dǎo)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(xué)工作站,單臺約100萬元),每批次抽樣檢測率需達(dá)10%以上;可靠性測試:如燃料電池碳紙需進(jìn)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(shè)備(約500-1000萬元);品控?fù)p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(jìn)一步推高單位成本。內(nèi)蒙古氫燃料電池用碳紙怎么樣碳紙以多孔結(jié)構(gòu)解決 “傳質(zhì)” 問題,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”。

經(jīng)第三方檢測和下游用戶評價,國科領(lǐng)纖生產(chǎn)的碳紙與國際企業(yè)的碳紙性能指標(biāo)相當(dāng),個別指標(biāo)更優(yōu),可解決燃料電池材料“壁壘”,其碳紙及氣體擴(kuò)散層性能穩(wěn)定、壽命長,能助力電池效率提升30%。公司擁有強(qiáng)大的設(shè)備設(shè)計能力,能夠自主設(shè)計原紙抄造試驗(yàn)線、浸膠固化試驗(yàn)線等設(shè)備,還開發(fā)了多項(xiàng)碳紙制備行業(yè)技術(shù),可解決碳紙制備過程中材料均一性、批次穩(wěn)定性的問題,保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。碳紙長期依賴進(jìn)口,成本高昂,國科領(lǐng)纖產(chǎn)品價格為進(jìn)口的60%,交付周期縮短50%,具有更高的性價比和更快的市場響應(yīng)速度。公司可以根據(jù)客戶需求,全程從生產(chǎn)加工全流程定制出1:1匹配碳紙與氣體擴(kuò)散層。
優(yōu)勢2:兼具“導(dǎo)電”與“機(jī)械支撐”,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定GDL不僅是“傳質(zhì)通道”,還是電化學(xué)系統(tǒng)的“導(dǎo)電骨架”與“結(jié)構(gòu)支撐體”,其優(yōu)勢體現(xiàn)在兩點(diǎn):低電阻電子傳導(dǎo),減少能量損耗:GDL的基材(如碳紙、碳布)由高導(dǎo)電性的碳纖維制成,且經(jīng)過石墨化處理,體積電阻率通常<10mΩ?cm——能連接催化層與雙極板,將反應(yīng)產(chǎn)生的電子(陽極)或所需電子(陰極)傳輸,降低“歐姆損耗”(電化學(xué)系統(tǒng)的主要能量損耗之一)。若用普通導(dǎo)電材料(如金屬網(wǎng))替代:金屬易被電解液腐蝕(如PEMFC的酸性環(huán)境),且無法兼度顧傳質(zhì)需求,反而增加系統(tǒng)內(nèi)阻,機(jī)械支撐,耐受苛刻工況:燃料電池組裝時,需對電池堆施加1-3MPa的壓緊力(確保各層緊密接觸、降低接觸電阻);運(yùn)行中還會經(jīng)歷溫度波動(-40℃~80℃)與濕度變化。GDL的碳纖維骨架具有高抗壓強(qiáng)度與耐溫性,能在壓緊力下保持孔隙結(jié)構(gòu)不坍塌,同時支撐脆弱的催化層與質(zhì)子交換膜(避免膜被壓破或催化層脫落),電池堆長期結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。氫燃料電池用GDL,氣體擴(kuò)散層!碳紙!

原材料與結(jié)構(gòu):通常以短切碳纖維為原料,基質(zhì)為天然紙漿或合成紙漿,輔以黏合劑和填料,經(jīng)抄紙工藝制造而成。生產(chǎn)工藝:主要有濕法工藝和干法工藝。濕法工藝以水為介質(zhì),將短切碳纖維均勻分散在水中,利用抄紙機(jī)真空過濾制備原紙,再經(jīng)樹脂浸漬、熱壓固化和碳化石墨化等過程制成,產(chǎn)品均勻性和致密性好。干法工藝以空氣為介質(zhì),采用氣流成網(wǎng)工藝加工成原紙,并經(jīng)涂膠、干燥、碳化等后道工藝加工制備而成,其碳纖維含量高,產(chǎn)品強(qiáng)度高。碳紙疏水改性 —— 避免 “水淹” 阻斷氣體通道。安徽空冷電堆用碳紙售價
疏水性碳紙應(yīng)用:電解池、濕度傳感器、需要水傳輸?shù)娜剂想姵卦O(shè)計。內(nèi)蒙古氫燃料電池用碳紙怎么樣
氫燃料電池領(lǐng)域:碳紙是氫燃料電池中氣體擴(kuò)散層的關(guān)鍵材料,可為氫能汽車、船舶、無人機(jī)等提供支撐材料和應(yīng)用解決方案。例如,在氫能汽車中,碳紙能夠起到支撐催化劑、傳導(dǎo)電子、排水和氣體擴(kuò)散的作用,有助于提高燃料電池的性能,車輛的動力輸出。液流電池領(lǐng)域:國科領(lǐng)纖的碳紙產(chǎn)品可應(yīng)用于液流電池,如釩液流電池等。在液流電池中,碳紙可作為電解液傳輸通道和電子絕緣屏障,能夠傳輸電解液,同時避免正負(fù)極電解液混合,保證電池的正常運(yùn)行。PEM 電解水制氫領(lǐng)域:在質(zhì)子交換膜電解水制氫(PEMWE)中,碳紙分別用于陽極和陰極,可傳輸反應(yīng)物和產(chǎn)物,同時起到導(dǎo)電和支撐催化層的作用。國科領(lǐng)纖的碳紙產(chǎn)品能夠適配 PEM 電解水制氫系統(tǒng)的要求,有助于提高電解效率。分布式發(fā)電與備用電源領(lǐng)域:碳紙產(chǎn)品可用于家庭、數(shù)據(jù)中心、通信基站等的小型燃料電池發(fā)電系統(tǒng),作為關(guān)鍵材料,發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定的氣體傳輸與水管理能力,確保持續(xù)供電。內(nèi)蒙古氫燃料電池用碳紙怎么樣
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