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。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。海南氫燃料電池用氣體擴散層
液流電池(儲能領域)在全釩液流電池(VRFB,大規模儲能的主流技術之一)中,碳紙是電極的骨架,用于“儲存電解液中的活性物質(釩離子)”并促進電化學反應:多孔結構可吸附大量釩電解液(釩離子濃度1.5-2.0mol/L),增大反應接觸面積;高導電性確保電子在電極與集流體之間傳遞;耐強酸性和抗釩離子氧化的特性,可延長電池壽命(通常要求碳紙在5000次循環后性能衰減<10%)。特種應用:工業與制造領域在對 “耐溫、導電、抗腐蝕” 有特殊要求的工業場景中,碳紙作為 “特種功能材料” 替代傳統金屬或塑料,解決極端環境下的材料失效問題。云南氫燃料電池用氣體擴散層有哪些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。
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。
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。電解水制氫用GDL,氣體擴散層!
電解水制氫裝置在質子交換膜電解槽(PEM電解槽,高效制氫技術)中,碳紙同樣作為多孔電極基材,用于陽極(氧氣側)和陰極(氫氣側):陰極側:支撐鉑基催化劑,傳導電子并輸送水分子,同時排出生成的氫氣;陽極側:需耐受酸性環境(pH≈1)和高氧化電位(1.5-2.0V),碳紙的化學穩定性可避免腐蝕,其多孔結構還能減少氧氣生成時的“氣泡阻塞”問題。隨著“綠氫”產業(利用可再生能源制氫)的發展,PEM電解槽需求增長,帶動碳紙用量提升。氣體擴散層多孔結構設計 —— 構建 “連續且可控” 的氣體通道。廣東電解水制氫用氣體擴散層大概價格多少
疏水性碳紙:涂覆親水材料(如Nafion、金屬氧化物或親水聚合物)或等離子處理增強親水性。海南氫燃料電池用氣體擴散層
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,且多孔結構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,經改性的碳紙(如涂覆石墨烯)可實現 “選擇性滲透”,分離水中的有機物(如染料、油污),且化學穩定性可避免被強氧化劑(如雙氧水)降解。2. 電磁屏蔽與防靜電電子設備屏蔽:在航空航天、精密電子(如芯片制造)中,碳紙的高導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)影響設備精度;防靜電材料:在半導體晶圓運輸盒、易燃易爆環境(如化工儲罐)中,碳紙可形成 “導電通路”,將靜電電荷快速導出(表面電阻<10?Ω),避免靜電火花引發事故。海南氫燃料電池用氣體擴散層
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