1.基體纖維(占原材料成本70%-80%)碳紙的“骨架”由碳纖維制成,其品質(zhì)直接決定碳紙的性能,也是成本差異的關(guān)鍵:場(chǎng)景(如燃料電池GDL):需使用聚丙烯腈基(PAN基)高模碳纖維(如日本東麗T700、國(guó)內(nèi)中簡(jiǎn)科技ZT700),這類碳纖維純度高(碳含量>95%)、直徑細(xì)(5-7μm)、強(qiáng)度高(拉伸強(qiáng)度>4.9GPa),但價(jià)格昂貴——截至2024年5月,工業(yè)級(jí)PAN基碳纖維單價(jià)約200-500元/公斤,而用于碳紙的“超細(xì)旦、高純度”規(guī)格單價(jià)可達(dá)800-1500元/公斤。中低端場(chǎng)景(如普通過(guò)濾):可使用瀝青基碳纖維或粘膠基碳纖維,價(jià)格較低(約50-200元/公斤),但性能(如導(dǎo)電性、耐腐蝕性)較差。2.粘結(jié)劑(占原材料成本10%-20%)用于將碳纖維粘結(jié)成紙狀基材,需具備“高溫碳化后不殘留雜質(zhì)、與碳纖維相容性好”的特性,常用材料為:酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂:主流選擇,需使用高純度(雜質(zhì)含量<0.1%)的特種樹(shù)脂,避免碳化后引入金屬離子(影響導(dǎo)電性),單價(jià)約150-300元/公斤;聚酰亞胺(PI):用于碳紙(如耐2000℃以上高溫場(chǎng)景),粘結(jié)強(qiáng)度更高、碳化后碳?xì)埩袈矢?,但單價(jià)可達(dá)800-1200元/公斤,進(jìn)一步推高成本。GDL氣體傳輸?shù)谋举|(zhì)是 “多維度協(xié)同設(shè)計(jì)”。山西空冷電堆用GDL售價(jià)
燃料電池碳紙價(jià)格通常較高,普通碳紙價(jià)格約 80 元 /㎡,而燃料電池碳紙價(jià)格超 500 元 /㎡。國(guó)科領(lǐng)纖的碳紙產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)標(biāo)大廠,其價(jià)格可能與同類產(chǎn)品處于相近水平,但具體價(jià)格還需通過(guò)與公司直接聯(lián)系或獲取其產(chǎn)品報(bào)價(jià)單來(lái)確定。國(guó)科領(lǐng)纖是目前國(guó)內(nèi)具備從連續(xù)纖維處理、碳原紙生產(chǎn)到碳紙生產(chǎn)全流程技術(shù)及批量化生產(chǎn)能力的團(tuán)隊(duì),能夠有更好地產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本,產(chǎn)品的供應(yīng)穩(wěn)定性。公司依托深厚的科研積累,成功攻克了碳紙的梯度孔結(jié)構(gòu)技術(shù)難題,并于 2025 年 2 月獲得 “一種具有梯度孔結(jié)構(gòu)的碳纖維紙及其制備方法與制備裝置” 專利授權(quán),為氫燃料電池電堆的耐久性與效率提升提供了關(guān)鍵支撐。上??绽潆姸延肎DL報(bào)價(jià)AEM、PEM用GDL,氣體擴(kuò)散層!

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(wú)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(guò)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(guò)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%)。
GDL 的優(yōu)勢(shì)本質(zhì) ——“多功能集成的橋梁”氣體擴(kuò)散層的所有優(yōu)勢(shì),本質(zhì)是其實(shí)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(méi)有 GDL,燃料電池、高效電解水等電化學(xué)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn) “高效、穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命” 運(yùn)行,其性能會(huì)倒退至 “實(shí)驗(yàn)室演示級(jí)別”,無(wú)法滿足商業(yè)化應(yīng)用(如汽車、儲(chǔ)能)的需求。壽命使用理想環(huán)境下,恒溫,恒濕,純凈反應(yīng)氣。石墨化碳紙或碳纖維-石墨烯復(fù)合材料,提高氧化性。

優(yōu)勢(shì)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(shì)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(guò)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(yáng)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(wú)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(shí),需對(duì)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(huì)經(jīng)歷溫度波動(dòng)(-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(shí)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(zhǎng)期結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。GDL熱管理輔助:平衡反應(yīng)溫度,避免局部過(guò)熱。廣東氫燃料電池用GDL制造
支撐層:在復(fù)合電極設(shè)計(jì)中,碳紙可作為基底負(fù)載催化劑或活性物質(zhì),增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度。山西空冷電堆用GDL售價(jià)
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(guò)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。 山西空冷電堆用GDL售價(jià)
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