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?shù)膮f(xié)同與平衡”,其性能(如透氣性、導電性、耐腐蝕性)需根據(jù)具體裝置的工作環(huán)境(酸性 / 堿性、溫度、壓力)定制。目前,隨著氫能、儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,PEMFC 和電解池是 GDL 規(guī)模化應用潛力的領域,技術迭代方向集中在 “高穩(wěn)定性、低成本、梯度孔結構優(yōu)化” 以適配更高功率密度、更長壽命的能源裝置需求。GDL傳遞電子,構建 “電流通路”。寧夏水冷電堆用GDL制造
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(chǎn)業(yè)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(chǎn)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(huán)。國科領纖迎難而上,全力投入研發(fā),致力于打破國外壟斷。生產(chǎn)總監(jiān)表示,公司研制的產(chǎn)品已在技術層面取得重大突破,有望在半年內推動量產(chǎn)。這一成果對于我國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)而言意義非凡,將有效降低產(chǎn)業(yè)成本,提升供應鏈的穩(wěn)定性與自主性。北京PEM制氫用GDL在做的公司GDL分散反應熱量,維持電池 “溫度穩(wěn)定”。
技術研發(fā)優(yōu)勢:公司是中科院山西煤化所成果轉化企業(yè),人員組成 “科學家 + 工程師” 團隊,技術骨干在炭材料與電化學領域深耕多年,基礎研究扎實,工程化經(jīng)驗豐富。公司建有研發(fā)平臺,匯集了化學、材料、能源等多學科人才,還與多所高校和研究機構建立了緊密的合作關系。全流程生產(chǎn)能力優(yōu)勢常州市科技局:公司是目前國內具備連續(xù)纖維處理、碳原紙生產(chǎn)、碳紙生產(chǎn)全流程技術及批量化生產(chǎn)能力的團隊,這使得其在國內市場上獨樹一幟。產(chǎn)品性能優(yōu)勢:公司的碳紙和氣體擴散層產(chǎn)品各項性能指標對標大廠,已獲得多家頭部企業(yè)的認可,其空冷電堆 GDL 新品更是解決行業(yè)痛點,性能領跑。氫燃料電池材料品質獲認可,有助于提升其產(chǎn)品在市場上的競爭力和信譽度。
性能特點:具有多孔可控、導電導熱性能優(yōu)良、機械強度高、憎水性強以及高度防腐蝕等特點。主要用途:碳紙是燃料電池氣體擴散層的關鍵基材,在氫燃料電池和 PEM 電解槽中扮演著膜電極與雙極板之間的溝通橋梁角色,具有氣體通道、電子通道、散熱通道等多種功能。此外,還可作為液流電池電極等。行業(yè)現(xiàn)狀:由于受制于碳纖維、碳纖維原紙、石墨化和后處理等復雜工藝及裝備,過去國內碳紙長期主要依賴進口個,價格較高,每平米可達千元以上。GDL多相傳輸:同步解決 “氣、液、電” 三大傳輸需求。
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(qū)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(wěn)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(shù)企業(yè)實現(xiàn)高品級碳紙量產(chǎn),國產(chǎn)化率仍不足30%)。壽命使用理想環(huán)境下,恒溫,恒濕,純凈反應氣。石墨化碳紙或碳纖維-石墨烯復合材料,提高氧化性。福建膜電極用GDL制造
GDL結構支撐與界面適配:保障電池長期穩(wěn)定運行。寧夏水冷電堆用GDL制造
燃料電池碳紙價格通常較高,普通碳紙價格約 80 元 /㎡,而燃料電池碳紙價格超 500 元 /㎡。國科領纖的碳紙產(chǎn)品各項性能指標對標大廠,其價格可能與同類產(chǎn)品處于相近水平,但具體價格還需通過與公司直接聯(lián)系或獲取其產(chǎn)品報價單來確定。國科領纖是目前國內具備從連續(xù)纖維處理、碳原紙生產(chǎn)到碳紙生產(chǎn)全流程技術及批量化生產(chǎn)能力的團隊,能夠有更好地產(chǎn)品質量和生產(chǎn)成本,產(chǎn)品的供應穩(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構技術難題,并于 2025 年 2 月獲得 “一種具有梯度孔結構的碳纖維紙及其制備方法與制備裝置” 專利授權,為氫燃料電池電堆的耐久性與效率提升提供了關鍵支撐。寧夏水冷電堆用GDL制造
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