河北電解水制氫用碳紙?jiān)谧龅墓?/h1>

來源： 發(fā)布時間：2025-11-30

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)咸匦浴?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、中國臺灣碳能等公司。因此，碳紙也被稱之為燃料電池材料國產(chǎn)化的“一個壁壘”。膜電極用GDL，氣體擴(kuò)散層！碳紙！河北電解水制氫用碳紙?jiān)谧龅墓?/p>

碳紙

氫燃料電池（主要應(yīng)用）在質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC，氫燃料電池的主流技術(shù)路線）中，碳紙是氣體擴(kuò)散層（GDL）的基材，位于“膜電極（MEA）”與“雙極板”之間，是燃料電池發(fā)電的“關(guān)鍵橋梁”，具體功能包括：氣體傳輸：多孔結(jié)構(gòu)（孔隙率30%-50%）可均勻分配氫氣/氧氣到膜電極表面，確保反應(yīng)氣體充分接觸催化劑；電子傳導(dǎo)：高導(dǎo)電性（體積電阻率＜10mΩ?cm）可將反應(yīng)產(chǎn)生的電子傳導(dǎo)至雙極板，形成外部電流；水管理：經(jīng)聚四氟乙烯（PTFE）疏水處理后，可排出反應(yīng)生成的水（避免電解液“水淹”催化劑），同時防止電解液滲透；散熱與支撐：良好的導(dǎo)熱性可帶走反應(yīng)熱量，避免局部過熱；機(jī)械強(qiáng)度可支撐膜電極，防止組裝時破損。目前，車用氫燃料電池（如豐田M、國內(nèi)比亞迪氫能車）、便攜式燃料電池（如無人機(jī)、應(yīng)急電源）均依賴高品級碳紙，且對碳紙的“薄型化（厚度0.1-0.2mm）、低電阻率、高抗折性”要求極高。山東AEM制氫用碳紙生產(chǎn)廠家碳紙保護(hù)膜電極，維持電池 “組裝穩(wěn)定性”。

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(jì)能力，能夠自主設(shè)計(jì)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。

在質(zhì)子交換膜燃料電池中，需同時實(shí)現(xiàn)“保水”與“排水”：保水：維持質(zhì)子交換膜的濕潤狀態(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的夾緊壓力（通常0.5-2MPa）、長期運(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。碳紙高機(jī)械強(qiáng)度與抗壓縮性。

1. 特種過濾與分離高溫氣體過濾：在垃圾焚燒、鋼鐵冶煉等場景中，碳紙可耐受 800℃以上高溫，且多孔結(jié)構(gòu)能過濾煙氣中的粉塵（如 PM2.5）、重金屬（如汞），同時自身不被酸性煙氣（如 SO?、HCl）腐蝕；液體分離：在化工廢水處理中，經(jīng)改性的碳紙（如涂覆石墨烯）可實(shí)現(xiàn) “選擇性滲透”，分離水中的有機(jī)物（如染料、油污），且化學(xué)穩(wěn)定性可避免被強(qiáng)氧化劑（如雙氧水）降解。2. 電磁屏蔽與防靜電電子設(shè)備屏蔽：在航空航天、精密電子（如芯片制造）中，碳紙的高導(dǎo)電性可吸收或反射電磁波，用于制作 “電磁屏蔽罩”，防止外部電磁干擾（EMI）影響設(shè)備精度；防靜電材料：在半導(dǎo)體晶圓運(yùn)輸盒、易燃易爆環(huán)境（如化工儲罐）中，碳紙可形成 “導(dǎo)電通路”，將靜電電荷快速導(dǎo)出（表面電阻＜10?Ω），避免靜電火花引發(fā)事故。
碳紙高機(jī)械強(qiáng)度，抗壓縮抗振動。江蘇電解水制氫用碳紙大概價格多少

碳紙使其成為燃料電池、電化學(xué)儲能、過濾等領(lǐng)域的材料，且短期內(nèi)難以被其他材料替代。河北電解水制氫用碳紙?jiān)谧龅墓?/p>

導(dǎo)電性能指標(biāo)：影響“能量損耗”與“輸出效率”GDL需高效傳輸電子，相關(guān)指標(biāo)決定系統(tǒng)的“歐姆損耗”（電化學(xué)系統(tǒng)主要能量損耗之一），關(guān)鍵指標(biāo)包括：體積電阻率/面電阻體積電阻率：電流垂直穿透GDL時的電阻（單位：mΩ?cm），反映GDL本體的導(dǎo)電能力；面電阻：電流沿GDL平面擴(kuò)散時的電阻（單位：mΩ/sq），影響氣體分布均勻性。意義：電阻率越低，電子傳輸損耗越小。典型范圍：體積電阻率＜10mΩ?cm（石墨化碳紙），面電阻＜50mΩ/sq。影響因素：碳纖維的石墨化程度（石墨化越高，電阻率越低）、孔隙率（孔隙率過高會增加電子傳輸路徑）、壓緊力（組裝時壓緊力不足會增大接觸電阻）。接觸電阻定義：GDL與相鄰部件（雙極板、催化層）界面處的電阻（單位：mΩ?cm2），由界面平整度、表面粗糙度與壓緊力決定。意義：接觸電阻是歐姆損耗的重要來源，若過大（如＞100mΩ?cm2），會導(dǎo)致系統(tǒng)整體內(nèi)阻升高，功率輸出下降。優(yōu)化方式：通過打磨雙極板表面、增加GDL表面平整度（如MPL涂層）、施加合適壓緊力（1~3MPa）降低接觸電阻。河北電解水制氫用碳紙?jiān)谧龅墓?/p>

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標(biāo)簽： 碳紙 氣體擴(kuò)散層 GDL

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