碳紙國產自主的重要性已無須多言,其生產技術極大程度上決定了產業化進程。在吳剛平博士的帶領下,國科領纖現已打通從碳原紙到氣體擴散層環節的工藝,并攻克了碳紙粘結劑配方與適用性工藝設備,實現了碳紙“點焊接,強粘結”,獲得了專利授權,可為高質量碳紙制備提供技術基礎,同時儲備了下一代工藝,有望實現進一步降本50%。此外,國科領纖擁有強大的設備設計能力,能夠自主設計原紙抄造試驗線、浸膠固化試驗線等設備,為高質量碳紙制備提供硬件基礎;還開發了多項碳紙制備行業技術,可解決碳紙制備過程材料均一性、批次穩定性的問題。數十年磨一劍,技術突圍從來都不是一蹴而就的,尤其是關鍵技術的基礎研究,吳剛平博士的專注與執著不可或缺。在市場放棄氫能戰略的時候,碳紙的基礎研究無疑是一個需要長期坐冷板凳的事業。年復一年,日復一日,他仍保持著高度的專注,非功利化、長期且持續地進行基礎研究和中試試驗,不斷積累經驗,實現了關鍵技術從0到1的突破。氣體擴散層是燃料電池中位于催化劑層和雙極板之間的功能層。山西AEM制氫用GDL在做的公司
直接甲醇燃料電池(DMFC)直接甲醇燃料電池以液態甲醇為燃料(無需先將甲醇重整為氫氣),常用于便攜式電子設備(如筆記本電腦、充電寶),GDL在此處的作用與PEMFC類似,但需額外應對“甲醇滲透”問題:阻止anode側的液態甲醇過度滲透至cathode側(避免催化劑“中毒”);同時實現甲醇(陽極)、氧氣(陰極)的擴散,以及反應產物(水、二氧化碳)的排出。3.釩液流電池(VRFB)——儲能領域的關鍵應用釩液流電池是大規模電化學儲能(如風電、光伏配套儲能站)的主流技術之一,是通過釩離子的價態變化實現電能存儲與釋放。GDL位于“電極”與“雙極板”之間,主要作用是:電解液傳輸:讓釩離子電解液均勻滲透至電極的多孔反應界面;電子傳導:將電極表面的電子傳遞至雙極板,完成電流收集;防堵塞:避免電極材料脫落或電解液中的雜質堵塞流道,儲能系統長期穩定運行。福建PEM制氫用GDL價格優惠電解水制氫(電解槽),優勢:耐強酸性的環境,GDL在PEM陽極水到催化劑層排出生成氧,陰極擴散氫氣排出水。
氣體擴散層(GDL)作為傳質、導電與結構支撐組件,其應用場景集中在依賴 “多相傳輸(氣、液、電子、離子)” 的能源轉換與存儲裝置中,GDL 的應用邏輯是 “解決多相(氣、液、電子)傳輸的協同與平衡”,其性能(如透氣性、導電性、耐腐蝕性)需根據具體裝置的工作環境(酸性 / 堿性、溫度、壓力)定制。目前,隨著氫能、儲能產業的發展,PEMFC 和電解池是 GDL 規模化應用潛力的領域,技術迭代方向集中在 “高穩定性、低成本、梯度孔結構優化” 以適配更高功率密度、更長壽命的能源裝置需求。
GDL 的優勢本質 ——“多功能集成的橋梁”氣體擴散層的所有優勢,本質是其實現了 “傳質(氣體 / 液體)、導電、支撐、耐環境四大功能的集成”: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 “導電導線”,還是維持系統結構與壽命的 “支撐骨架”。沒有 GDL,燃料電池、高效電解水等電化學系統無法實現 “高效、穩定、長壽命” 運行,其性能會倒退至 “實驗室演示級別”,無法滿足商業化應用(如汽車、儲能)的需求。碳纖維制備和表面改性的基礎研究、中試放大、工程化的研究經歷,對碳材料的結構、設備及工藝有深刻理解。
原材料與結構:通常以短切碳纖維為原料,基質為天然紙漿或合成紙漿,輔以黏合劑和填料,經抄紙工藝制造而成。生產工藝:主要有濕法工藝和干法工藝。濕法工藝以水為介質,將短切碳纖維均勻分散在水中,利用抄紙機真空過濾制備原紙,再經樹脂浸漬、熱壓固化和碳化石墨化等過程制成,產品均勻性和致密性好。干法工藝以空氣為介質,采用氣流成網工藝加工成原紙,并經涂膠、干燥、碳化等后道工藝加工制備而成,其碳纖維含量高,產品強度高。擁有研發體系和研發隊伍!四川膜電極用GDL大概價格多少
GDL梯度孔徑分布 —— 適配 “雙極板→催化層” 的傳輸需求。山西AEM制氫用GDL在做的公司
由于碳紙是燃料電池的“功能件”,其質量檢測標準極為嚴苛,進一步增加了工藝復雜度:微觀結構:需用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察孔隙分布,要求孔徑均勻(5-20μm),無明顯團聚或裂紋;電學性能:體積電阻率需<10mΩ?cm(石墨化后),且不同區域電阻率偏差<5%;機械性能:抗折強度需>5MPa,拉伸強度需>15MPa,避免在燃料電池組裝(螺栓緊固)時破損;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“精細化工+高溫材料+精密機械”的綜合過程,每個步驟都需攻克材料兼容性、工藝穩定性、性能平衡性等難題,因此其工藝流程具有復雜性,也是過去我國長期依賴進口的原因之一(截至2024年5月,國內少數企業實現高品級碳紙量產,國產化率仍不足30%)。山西AEM制氫用GDL在做的公司
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