原材料与结构:通常以短切碳纤维为原料,基质为天然纸浆或合成纸浆,辅以黏合剂和填料,经抄纸工艺制造而成。生产工艺:主要有湿法工艺和干法工艺。湿法工艺以水为介质,将短切碳纤维均匀分散在水中,利用抄纸机真空过滤制备原纸,再经树脂浸渍、热压固化和碳化石墨化等过程制成,产品均匀性和致密性好。干法工艺以空气为介...
气体扩散层(GDL)是燃料电池(尤其是质子交换膜燃料电池 PEMFC)、电解水装置等电化学系统的 “功能层”,其优势完全围绕 “解决电化学反应的多相传质导电难题” 展开,直接决定了装置的性能、稳定性与寿命。以下从传质优化、导电支撑、环境适应、性能提升四大维度,详细解析其优势:一、优势 1:调控 “多相传质”,解决反应 “原料供应” 与 “产物排出” 痛点电化学系统(如 PEMFC)的反应需同时满足 “气体反应物(H₂/O₂)、液态电解液 / 水、固态电极” 的三相接触,GDL 通过独特结构设计,实现对气、液、固三相的调控,这是优势:
电子传导稳定:GDL 的基材由高导电性的碳纤维构成,电子能通过纤维网络从催化层传递至双极板。四川水冷电堆用GDL在做的公司
优势3:优异的“环境耐受性”,延长系统寿命电化学系统的工作环境往往存在“腐蚀性、氧化性、温度波动”等挑战,GDL通过材料选择与改性,具备极强的环境适应性:耐腐蚀性:GDL基材(碳纤维)本身化学惰性强,且表面通常经过抗氧化涂层处理(如碳化硅、石墨涂层),能耐受PEMFC的酸性环境(H⁺)、阴极的强氧化性(O₂在高电位下易产生氧化自由基),以及电解水装置的碱性环境(OH⁻)——长期使用(数千小时)无结构降解或性能衰减,避免因GDL腐蚀导致的系统失效。耐温与耐湿度循环:GDL能在宽温度范围(-40℃~200℃)内保持物理性能稳定,且纤维与涂层的热膨胀系数匹配,不会因温度骤变(如燃料电池冷启动-40℃→正常运行80℃)产生开裂;同时,其疏水/亲水结构在湿度循环(低湿度→高湿度)中不会失效,始终维持传质效率。云南电解水制氢用GDL报价气体扩散层功能:导电(传递电流),排水,机械支撑,热传导,气体扩散氧气/空气和氢气。

出色的化学与热稳定性需在电池运行的苛刻环境(如酸性氛围、30-100℃工作温度、氧化还原反应)中保持稳定,不发生腐蚀、降解或与其他组件(如电解液、催化层)发生不良反应。化学稳定性:碳纤维基材和涂层材料(如炭材料、PTFE)需耐酸、耐氧化,避免生成杂质影响电池性能;热稳定性:在工作温度范围内不软化、不分解,同时具备一定导热性,辅助散热,避免局部过热。低且均匀的接触电阻与催化层、流场板的界面接触电阻需极低且均匀,避免局部电阻过高导致“热点”,影响反应均匀性和整体效率。优化方式:通过表面改性(如抛光、涂覆导电胶)降低界面接触电阻,确保压力分布均匀。
国科领纤于2023年在江苏常州武进区成立,聚焦氢燃料电池关键材料碳纸及相关“卡脖子”材料的技术攻关和产业化,旨在打破国外垄断、实现关键材料国产自主,国科领纤也是目前国内具备从连续纤维处理、碳原纸生产、碳纸生产全流程技术、批量化生产的团队。创始人为吴刚平博士,其带领的团队成员均来自于国内从事氢燃料电池碳纸研究单位——中科院山西煤炭化学研究所。吴刚平博士从该所毕业后,即从事碳纤维应用基础、工程化、燃料电池气体扩散层用碳纸研究,至今已有二十余年,具备扎实的科学研究基础和丰富的工程化经验。“目前,国内氢燃料电池用碳纸的产业化制备关键材料还处于被国外供应商垄断状态,生产依赖进口原材料二次加工,其价格及产量受原材料制约较大,性价比低。有限的产量不足以支撑我国燃料电池产业激增的市场需求,一定程度上阻碍了国内氢能和燃料电池产业国产自主发展。”吴刚平博士表示。气体扩散层工艺适配性:可定制化,满足不同场景需求。

作为气体扩散层的基材,碳纸的制备,除了准备原料、打浆抄纸、浸渍、固化这些步骤,还需碳化、石墨化处理。而气体扩散层的制备一般称为抄纸制程,在制程中还必须改善碳纸原料特性、导电性以及化学安定性。其方法为以碳纤维纸为基础再添加碳复合材料混合后热处理,其制程中还可以添加适当的中间原料并配合使用的特性研发出相同的碳纸。方法为以碳纤维纸为基础再添加碳复合材料混合后热处理,其制程中还可以添加适当的中间原料并配合使用的特性研发出相同的碳纸。碳纸在造纸阶段前必须先将连续长丝纤维切断成为3~12mm之间的短纤维段,组成短纤维段后的制程依序分为1.抄纸,2.含浸复合树脂,3.热压成形,4.碳化处理以及5.石墨化处理。复杂的工艺决定了碳纸是当前制约我国氢燃料电池领域发展的基础材料,受制于碳纤维、碳纤维原纸、石墨化和后处理等复杂工艺及装备,我国至今未能实现量产碳纸。目前可应用在燃料电池气体扩散层的碳纸生产厂商有TORAY、SGL、Ballard、Avcarb、中国台湾碳能等公司。因此,碳纸也被称之为燃料电池材料国产化的“一个壁垒”。 GDL分散反应热量,维持电池 “温度稳定”。吉林PEM制氢用GDL在做的公司
GDL结构支撑与界面适配:保障电池长期稳定运行。四川水冷电堆用GDL在做的公司
性能特点:具有多孔可控、导电导热性能优良、机械强度高、憎水性强以及高度防腐蚀等特点。主要用途:碳纸是燃料电池气体扩散层的关键基材,在氢燃料电池和 PEM 电解槽中扮演着膜电极与双极板之间的沟通桥梁角色,具有气体通道、电子通道、散热通道等多种功能。此外,还可作为液流电池电极等。行业现状:由于受制于碳纤维、碳纤维原纸、石墨化和后处理等复杂工艺及装备,过去国内碳纸长期主要依赖进口个,价格较高,每平米可达千元以上。四川水冷电堆用GDL在做的公司
国科领纤新材料(常州)有限公司在同行业领域中,一直处在一个不断锐意进取,不断制造创新的市场高度,多年以来致力于发展富有创新价值理念的产品标准,在江苏省等地区的纸业中始终保持良好的商业口碑,成绩让我们喜悦,但不会让我们止步,残酷的市场磨炼了我们坚强不屈的意志,和谐温馨的工作环境,富有营养的公司土壤滋养着我们不断开拓创新,勇于进取的无限潜力,国科领纤新材料供应携手大家一起走向共同辉煌的未来,回首过去,我们不会因为取得了一点点成绩而沾沾自喜,相反的是面对竞争越来越激烈的市场氛围,我们更要明确自己的不足,做好迎接新挑战的准备,要不畏困难,激流勇进,以一个更崭新的精神面貌迎接大家,共同走向辉煌回来!
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