國科領纖于2023年在江蘇常州武進區成立,聚焦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,旨在打破國外壟斷、實現關鍵材料國產自主,國科領纖也是目前國內具備從連續纖維處理、碳原紙生產、碳紙生產全流程技術、批量化生產的團隊。創始人為吳剛平博士,其帶領的團隊成員均來自于國內從事氫燃料電池碳紙研究單位——中科院山西煤炭化學研究所。吳剛平博士從該所畢業后,即從事碳纖維應用基礎、工程化、燃料電池氣體擴散層用碳紙研究,至今已有二十余年,具備扎實的科學研究基礎和豐富的工程化經驗。“目前,國內氫燃料電池用碳紙的產業化制備關鍵材料還處于被國外供應商壟斷狀態,生產依賴進口原材料二次加工,其價格及產量受原材料制約較大,性價比低。有限的產量不足以支撐我國燃料電池產業激增的市場需求,一定程度上阻礙了國內氫能和燃料電池產業國產自主發展。”吳剛平博士表示。燃料電池(質子交換膜燃料電池(PEMFC)陰極到催化層排出水,陽極氫氣從雙極板流道均勻擴散至催化層。天津氫燃料電池用氣體擴散層有哪些
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,國內少數企業實現高品級碳紙量產,國產化率仍不足30%)。甘肅水冷電堆用氣體擴散層怎么樣電解水制氫優勢:耐強酸性的環境,GDL在PEM中陽極水到催化劑層排出生成的氧氣,陰極擴散氫氣排出多余的水。
氣體擴散層(GasDiffusionLayer,GDL)是燃料電池(如質子交換膜燃料電池PEMFC)、電解池等能源轉換裝置的組件之一,其性能直接影響裝置的傳質效率、導電性、穩定性及整體輸出性能,性能可從以下關鍵維度展開:1.優異的氣體傳輸性能作為“氣體通道”,需確保反應氣體(如燃料電池的氫氣、氧氣)、均勻地從流場擴散至催化層,同時及時排出生成的水(如PEMFC的液態水),避免“水淹”堵塞通道。關鍵指標:透氣性(氣體滲透率)、孔隙率(通常30%-70%,需平衡透氣與力學強度)、孔結構分布(梯度孔結構更利于水-氣協同傳輸)。2.良好的電子導電性需作為“電子通路”,將催化層產生的電子(燃料電池)或外部電路輸入的電子(電解池)傳導至集流板,減少界面接觸電阻和體電阻。特征:通常由碳纖維(如炭紙、炭布)制備,含導電涂層(如炭黑+PTFE),體積電阻率一般低于10?3Ω?cm,確保電子傳輸損耗小。
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。在燃料電池工作中GDL起著傳輸反應介質、排出電化學產物、熱和電傳導的作用。
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 /㎡。國科領纖的碳紙產品各項性能指標對標大廠,其價格可能與同類產品處于相近水平,但具體價格還需通過與公司直接聯系或獲取其產品報價單來確定。國科領纖是目前國內具備從連續纖維處理、碳原紙生產到碳紙生產全流程技術及批量化生產能力的團隊,能夠有更好地產品質量和生產成本,產品的供應穩定性。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。功能:導電,排水,機械支撐,熱傳導,氣體擴散。甘肅水冷電堆用氣體擴散層怎么樣
疏水性碳紙強拒水性:保持孔隙通暢,防止水淹電極氣體擴散優化:確保反應氣體傳輸。天津氫燃料電池用氣體擴散層有哪些
預氧化與碳化階段(占加工成本40%-50%)是碳紙“性能轉化”的環節,步驟:預氧化:在200-300℃空氣氛圍中,使粘結劑與碳纖維發生交聯反應,防止后續碳化時纖維斷裂,需使用“連續式熱風隧道爐”,升溫速率嚴格(5-10℃/min),單噸碳紙能耗約500-800kWh;碳化:在800-1200℃惰性氣體(氮氣/氬氣)氛圍中,去除原材料中的非碳元素(如H、O、N),使碳含量提升至90%以上,需使用“高溫管式爐”,惰性氣體消耗量大(單噸碳紙需氮氣約500-1000m3),能耗約1500-2500kWh/噸——碳化階段的能耗成本就占加工成本的30%以上。天津氫燃料電池用氣體擴散層有哪些
國科領纖新材料(常州)有限公司在同行業領域中,一直處在一個不斷銳意進取,不斷制造創新的市場高度,多年以來致力于發展富有創新價值理念的產品標準,在江蘇省等地區的紙業中始終保持良好的商業口碑,成績讓我們喜悅,但不會讓我們止步,殘酷的市場磨煉了我們堅強不屈的意志,和諧溫馨的工作環境,富有營養的公司土壤滋養著我們不斷開拓創新,勇于進取的無限潛力,國科領纖新材料供應攜手大家一起走向共同輝煌的未來,回首過去,我們不會因為取得了一點點成績而沾沾自喜,相反的是面對競爭越來越激烈的市場氛圍,我們更要明確自己的不足,做好迎接新挑戰的準備,要不畏困難,激流勇進,以一個更嶄新的精神面貌迎接大家,共同走向輝煌回來!