國科領纖:突破關鍵材料“卡脖子”難題國科領纖成立于2023年,自成立以來便專注于氫燃料電池關鍵材料碳紙及相關“卡脖子”材料的技術攻關和產業化。在本次展會上,國科領纖充分展示了其在碳紙及碳復合材料生產方面的技術實力。目前,我國氫燃料電池基礎原材料在一定程度上依賴進口,碳紙及氣體擴散層便是其中關鍵一環。國科領纖迎難而上,全力投入研發,致力于打破國外壟斷。生產總監表示,公司研制的產品已在技術層面取得重大突破,有望在半年內推動量產。這一成果對于我國氫燃料電池汽車產業而言意義非凡,將有效降低產業成本,提升供應鏈的穩定性與自主性。 碳紙為生碳紙和疏水處理碳紙(5-30%)碳紙是氣體擴散層(GDL)主要材料之一。吉林PEM制氫用GDL廠家價格
高效輸送氣體反應物:GDL具有高孔隙率(通常70%-85%)與貫通性孔隙結構,能讓氣體從雙極板流道快速、均勻地擴散至催化層——避免局部氣體供應不足導致的“反應死區”,確保催化層每一處活性位點都能接觸到足量反應物(如PEMFC中,H?需穿透GDL到達陽極催化層,O?到達陰極催化層)。對比無GDL的結構:氣體易在電極表面聚集形成“氣泡阻隔”,導致反應效率驟降。高效排出液態產物:以PEMFC陰極為例,反應會生成液態水(O?+2H??+2e?→H?O),若積水無法排出,會堵塞氣體通道(即“水淹”),直接中斷氣體供應。GDL通過疏水改性(如涂覆PTFE)與梯度孔徑設計,既能讓液態水在毛細力作用下快速流向雙極板流道排出,又能避免水膜完全覆蓋催化層(保留氣體接觸通道),實現“排水不堵氣”的平衡。抑制電解液“爬流”:在PEMFC中,質子交換膜(電解質)若因濕度變化或壓力差向GDL滲透過量,會填充GDL孔隙并覆蓋催化層,導致氣體無法接觸活性位點。GDL的微孔層(MPL,碳粉+PTFE涂層)能形成“物理屏障”,限制電解液過度滲透,同時維持膜的適度濕潤(保障質子傳導)。上海氫燃料電池用GDL制氫PEM;AEM碳紙,針對PEM、AEM不用應用場景可定制產品。

碳紙憑借其高導電性、多孔結構、優異的化學穩定性和機械強度,在多個高技術領域中扮演關鍵角色,尤其在能源轉換與存儲、特種工業等場景中應用。其應用領域可按功能需求分為 “能源部件”“特種功能材料” 和 “新興技術場景” 三大類,具體如下:一、應用:能源轉換與存儲領域(占比超 80%)碳紙的應用場景是作為能源裝置的 “功能載體”,作用是構建 “電子通道、氣體通道、散熱通道”,解決能源轉換過程中的 “傳質、導電、抗腐蝕” 問題,其中以燃料電池領域為關鍵。
1.基體纖維(占原材料成本70%-80%)碳紙的“骨架”由碳纖維制成,其品質直接決定碳紙的性能,也是成本差異的關鍵:場景(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、國內中簡科技ZT700),這類碳纖維純度高(碳含量>95%)、直徑細(5-7μm)、強度高(拉伸強度>4.9GPa),但價格昂貴——截至2024年5月,工業級PAN基碳纖維單價約200-500元/公斤,而用于碳紙的“超細旦、高純度”規格單價可達800-1500元/公斤。中低端場景(如普通過濾):可使用瀝青基碳纖維或粘膠基碳纖維,價格較低(約50-200元/公斤),但性能(如導電性、耐腐蝕性)較差。2.粘結劑(占原材料成本10%-20%)用于將碳纖維粘結成紙狀基材,需具備“高溫碳化后不殘留雜質、與碳纖維相容性好”的特性,常用材料為:酚醛樹脂、環氧樹脂:主流選擇,需使用高純度(雜質含量<0.1%)的特種樹脂,避免碳化后引入金屬離子(影響導電性),單價約150-300元/公斤;聚酰亞胺(PI):用于碳紙(如耐2000℃以上高溫場景),粘結強度更高、碳化后碳殘留率高,但單價可達800-1200元/公斤,進一步推高成本。1.水冷電堆的優勢:1.孔結構分布控制;2.良好水管理性能,濕度適應范圍寬。

氫燃料電池(主要應用)在質子交換膜燃料電池(PEMFC,氫燃料電池的主流技術路線)中,碳紙是氣體擴散層(GDL)的基材,位于“膜電極(MEA)”與“雙極板”之間,是燃料電池發電的“關鍵橋梁”,具體功能包括:氣體傳輸:多孔結構(孔隙率30%-50%)可均勻分配氫氣/氧氣到膜電極表面,確保反應氣體充分接觸催化劑;電子傳導:高導電性(體積電阻率<10mΩ?cm)可將反應產生的電子傳導至雙極板,形成外部電流;水管理:經聚四氟乙烯(PTFE)疏水處理后,可排出反應生成的水(避免電解液“水淹”催化劑),同時防止電解液滲透;散熱與支撐:良好的導熱性可帶走反應熱量,避免局部過熱;機械強度可支撐膜電極,防止組裝時破損。目前,車用氫燃料電池(如豐田M、國內比亞迪氫能車)、便攜式燃料電池(如無人機、應急電源)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。電解水制氫用GDL,氣體擴散層!遼寧空冷電堆用GDL制造
GDL多相傳輸:同步解決 “氣、液、電” 三大傳輸需求。吉林PEM制氫用GDL廠家價格
出色的化學與熱穩定性需在電池運行的苛刻環境(如酸性氛圍、30-100℃工作溫度、氧化還原反應)中保持穩定,不發生腐蝕、降解或與其他組件(如電解液、催化層)發生不良反應。化學穩定性:碳纖維基材和涂層材料(如炭材料、PTFE)需耐酸、耐氧化,避免生成雜質影響電池性能;熱穩定性:在工作溫度范圍內不軟化、不分解,同時具備一定導熱性,輔助散熱,避免局部過熱。低且均勻的接觸電阻與催化層、流場板的界面接觸電阻需極低且均勻,避免局部電阻過高導致“熱點”,影響反應均勻性和整體效率。優化方式:通過表面改性(如拋光、涂覆導電膠)降低界面接觸電阻,確保壓力分布均勻。吉林PEM制氫用GDL廠家價格
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