燃料電池碳紙價(jià)格通常較高,普通碳紙價(jià)格約 80 元 /㎡,而燃料電池碳紙價(jià)格超 500 元 /㎡。國(guó)科領(lǐng)纖的碳紙產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)標(biāo)大廠,其價(jià)格可能與同類(lèi)產(chǎn)品處于相近水平,但具體價(jià)格還需通過(guò)與公司直接聯(lián)系或獲取其產(chǎn)品報(bào)價(jià)單來(lái)確定。國(guó)科領(lǐng)纖是目前國(guó)內(nèi)具備從連續(xù)纖維處理、碳原紙生產(chǎn)到碳紙生產(chǎn)全流程技術(shù)及批量化生產(chǎn)能力的團(tuán)隊(duì),能夠有更好地產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本,產(chǎn)品的供應(yīng)穩(wěn)定性。公司依托深厚的科研積累,成功攻克了碳紙的梯度孔結(jié)構(gòu)技術(shù)難題,并于 2025 年 2 月獲得 “一種具有梯度孔結(jié)構(gòu)的碳纖維紙及其制備方法與制備裝置” 專(zhuān)利授權(quán),為氫燃料電池電堆的耐久性與效率提升提供了關(guān)鍵支撐。GDL保護(hù)膜電極,維持電池 “組裝穩(wěn)定性”。江西膜電極用GDL價(jià)格優(yōu)惠
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(chēng)為抄紙制程,在制程中還必須改善碳紙?jiān)咸匦?、?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(zhǎng)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(shù)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(guó)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(guó)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(guó)臺(tái)灣碳能等公司。因此,碳紙也被稱(chēng)之為燃料電池材料國(guó)產(chǎn)化的“一個(gè)壁壘”。西藏電解水制氫用GDL制造氣體擴(kuò)散層是燃料電池中位于催化劑層和雙極板之間的功能層。

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(shí)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(guò)熱;機(jī)械強(qiáng)度可支撐膜電極,防止組裝時(shí)破損。目前,車(chē)用氫燃料電池(如豐田M、國(guó)內(nèi)比亞迪氫能車(chē))、便攜式燃料電池(如無(wú)人機(jī)、應(yīng)急電源)均依賴(lài)高品級(jí)碳紙,且對(duì)碳紙的“薄型化(厚度0.1-0.2mm)、低電阻率、高抗折性”要求極高。
直接甲醇燃料電池(DMFC)直接甲醇燃料電池以液態(tài)甲醇為燃料(無(wú)需先將甲醇重整為氫氣),常用于便攜式電子設(shè)備(如筆記本電腦、充電寶),GDL在此處的作用與PEMFC類(lèi)似,但需額外應(yīng)對(duì)“甲醇滲透”問(wèn)題:阻止anode側(cè)的液態(tài)甲醇過(guò)度滲透至cathode側(cè)(避免催化劑“中毒”);同時(shí)實(shí)現(xiàn)甲醇(陽(yáng)極)、氧氣(陰極)的擴(kuò)散,以及反應(yīng)產(chǎn)物(水、二氧化碳)的排出。3.釩液流電池(VRFB)——儲(chǔ)能領(lǐng)域的關(guān)鍵應(yīng)用釩液流電池是大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能(如風(fēng)電、光伏配套儲(chǔ)能站)的主流技術(shù)之一,是通過(guò)釩離子的價(jià)態(tài)變化實(shí)現(xiàn)電能存儲(chǔ)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(yīng)界面;電子傳導(dǎo):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(zhì)堵塞流道,儲(chǔ)能系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)***體擴(kuò)散層功能:導(dǎo)電(傳遞電流),排水,機(jī)械支撐,熱傳導(dǎo),氣體擴(kuò)散氧氣/空氣和氫氣。

GDL 的優(yōu)勢(shì)本質(zhì) ——“多功能集成的橋梁”氣體擴(kuò)散層的所有優(yōu)勢(shì),本質(zhì)是其實(shí)現(xiàn)了 “傳質(zhì)(氣體 / 液體)、導(dǎo)電、支撐、耐環(huán)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(dǎo)電導(dǎo)線”,還是維持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與壽命的 “支撐骨架”。沒(méi)有 GDL,燃料電池、高效電解水等電化學(xué)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn) “高效、穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命” 運(yùn)行,其性能會(huì)倒退至 “實(shí)驗(yàn)室演示級(jí)別”,無(wú)法滿(mǎn)足商業(yè)化應(yīng)用(如汽車(chē)、儲(chǔ)能)的需求。GDL傳輸反應(yīng)氣體,確保催化層 “原料充足”。西藏電解水制氫用GDL制造
GDL關(guān)鍵:疏水改性 —— 避免 “水淹” 阻斷氣體通道。江西膜電極用GDL價(jià)格優(yōu)惠
高效輸送氣體反應(yīng)物:GDL具有高孔隙率(通常70%-85%)與貫通性孔隙結(jié)構(gòu),能讓氣體從雙極板流道快速、均勻地?cái)U(kuò)散至催化層——避免局部氣體供應(yīng)不足導(dǎo)致的“反應(yīng)死區(qū)”,確保催化層每一處活性位點(diǎn)都能接觸到足量反應(yīng)物(如PEMFC中,H?需穿透GDL到達(dá)陽(yáng)極催化層,O?到達(dá)陰極催化層)。對(duì)比無(wú)GDL的結(jié)構(gòu):氣體易在電極表面聚集形成“氣泡阻隔”,導(dǎo)致反應(yīng)效率驟降。高效排出液態(tài)產(chǎn)物:以PEMFC陰極為例,反應(yīng)會(huì)生成液態(tài)水(O?+2H??+2e?→H?O),若積水無(wú)法排出,會(huì)堵塞氣體通道(即“水淹”),直接中斷氣體供應(yīng)。GDL通過(guò)疏水改性(如涂覆PTFE)與梯度孔徑設(shè)計(jì),既能讓液態(tài)水在毛細(xì)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(shí)現(xiàn)“排水不堵氣”的平衡。抑制電解液“爬流”:在PEMFC中,質(zhì)子交換膜(電解質(zhì))若因濕度變化或壓力差向GDL滲透過(guò)量,會(huì)填充GDL孔隙并覆蓋催化層,導(dǎo)致氣體無(wú)法接觸活性位點(diǎn)。GDL的微孔層(MPL,碳粉+PTFE涂層)能形成“物理屏障”,限制電解液過(guò)度滲透,同時(shí)維持膜的適度濕潤(rùn)(保障質(zhì)子傳導(dǎo))。江西膜電極用GDL價(jià)格優(yōu)惠
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