1.基體纖維(占原材料成本70%-80%)碳紙的“骨架”由碳纖維制成,其品質直接決定碳紙的性能,也是成本差異的關鍵:場景(如燃料電池GDL):需使用聚丙烯腈基(PAN基)高模碳纖維(如日本東麗T700、國內中簡科技ZT700),這類碳纖維純度高(碳含量>95%)、直徑細(5-7μm)、強度高(拉伸強度>4.9GPa),但價格昂貴——截至2024年5月,工業級PAN基碳纖維單價約200-500元/公斤,而用于碳紙的“超細旦、高純度”規格單價可達800-1500元/公斤。中低端場景(如普通過濾):可使用瀝青基碳纖維或粘膠基碳纖維,價格較低(約50-200元/公斤),但性能(如導電性、耐腐蝕性)較差。2.粘結劑(占原材料成本10%-20%)用于將碳纖維粘結成紙狀基材,需具備“高溫碳化后不殘留雜質、與碳纖維相容性好”的特性,常用材料為:酚醛樹脂、環氧樹脂:主流選擇,需使用高純度(雜質含量<0.1%)的特種樹脂,避免碳化后引入金屬離子(影響導電性),單價約150-300元/公斤;聚酰亞胺(PI):用于碳紙(如耐2000℃以上高溫場景),粘結強度更高、碳化后碳殘留率高,但單價可達800-1200元/公斤,進一步推高成本。GDL傳遞電子,構建 “電流通路”。河北AEM制氫用GDL有哪些
1.質子交換膜燃料電池(PEMFC)——應用場景質子交換膜燃料電池是當前新能源汽車(氫燃料電池車)、分布式發電、便攜式電源的技術,而GDL是其“膜電極組件(MEA)”的關鍵組成部分(位于“催化層”與“雙極板”之間),具體功能包括:氣體傳輸:將雙極板流道中的氫氣(陽極)、氧氣/空氣(陰極)均勻擴散至催化層表面,確保反應位點充分接觸反應物;電子傳導:作為導電通路,將催化層產生的電子傳遞至雙極板(形成外電路電流);水管理:通過自身多孔結構,及時排出陰極生成的液態水(避免“水淹”堵塞氣體通道),同時保留少量水分維持質子交換膜的濕潤性(質子傳導);支撐與緩沖:為脆弱的催化層和質子交換膜提供機械支撐,雙極板組裝時的壓力沖擊,確保MEA結構穩定。山西GDL在做的公司GDL輔助優化:結構完整性與機械適配 —— 確保通道長期通暢。
國科領纖新材料(常州)有限公司正式發布空冷電堆GDL新品!不僅解決了行業痛點,更以超越標準的性能,為全球氫能燃料電池產業提供了“方案”。
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。質子交換膜燃料電池(PEMFC)陰極到催化層且排出生成的水,陽極氫氣從雙極板流道均勻擴散至催化層。
優勢2:兼具“導電”與“機械支撐”,系統結構穩定GDL不僅是“傳質通道”,還是電化學系統的“導電骨架”與“結構支撐體”,其優勢體現在兩點:低電阻電子傳導,減少能量損耗:GDL的基材(如碳紙、碳布)由高導電性的碳纖維制成,且經過石墨化處理,體積電阻率通常<10mΩ?cm——能連接催化層與雙極板,將反應產生的電子(陽極)或所需電子(陰極)傳輸,降低“歐姆損耗”(電化學系統的主要能量損耗之一)。若用普通導電材料(如金屬網)替代:金屬易被電解液腐蝕(如PEMFC的酸性環境),且無法兼度顧傳質需求,反而增加系統內阻,機械支撐,耐受苛刻工況:燃料電池組裝時,需對電池堆施加1-3MPa的壓緊力(確保各層緊密接觸、降低接觸電阻);運行中還會經歷溫度波動(-40℃~80℃)與濕度變化。GDL的碳纖維骨架具有高抗壓強度與耐溫性,能在壓緊力下保持孔隙結構不坍塌,同時支撐脆弱的催化層與質子交換膜(避免膜被壓破或催化層脫落),電池堆長期結構穩定。擁有碳纖維表面上漿劑、可控分散/凝聚、粘結劑的自主知識產權,可制備出超薄(6g/㎡)分散均勻的碳纖維原紙。陜西AEM制氫用GDL生產廠家
氣體傳輸:GDL 內部的多孔結構(孔隙率通常 50%-80%)形成連續的 “氣體通道”。河北AEM制氫用GDL有哪些
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。河北AEM制氫用GDL有哪些
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