碳紙國產(chǎn)自主的重要性已無須多言,其生產(chǎn)技術(shù)極大程度上決定了產(chǎn)業(yè)化進程。在吳剛平博士的帶領(lǐng)下,國科領(lǐng)纖現(xiàn)已打通從碳原紙到氣體擴散層環(huán)節(jié)的工藝,并攻克了碳紙粘結(jié)劑配方與適用性工藝設(shè)備,實現(xiàn)了碳紙“點焊接,強粘結(jié)”,獲得了專利授權(quán),可為高質(zhì)量碳紙制備提供技術(shù)基礎(chǔ),同時儲備了下一代工藝,有望實現(xiàn)進一步降本50%。此外,國科領(lǐng)纖擁有強大的設(shè)備設(shè)計能力,能夠自主設(shè)計原紙抄造試驗線、浸膠固化試驗線等設(shè)備,為高質(zhì)量碳紙制備提供硬件基礎(chǔ);還開發(fā)了多項碳紙制備行業(yè)技術(shù),可解決碳紙制備過程材料均一性、批次穩(wěn)定性的問題。數(shù)十年磨一劍,技術(shù)突圍從來都不是一蹴而就的,尤其是關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)研究,吳剛平博士的專注與執(zhí)著不可或缺。在市場放棄氫能戰(zhàn)略的時候,碳紙的基礎(chǔ)研究無疑是一個需要長期坐冷板凳的事業(yè)。年復(fù)一年,日復(fù)一日,他仍保持著高度的專注,非功利化、長期且持續(xù)地進行基礎(chǔ)研究和中試試驗,不斷積累經(jīng)驗,實現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)從0到1的突破。氣體擴散層是燃料電池中位于催化劑層和雙極板之間的功能層。山西AEM制氫用GDL在做的公司
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類似,但需額外應(yīng)對“甲醇滲透”問題:阻止anode側(cè)的液態(tài)甲醇過度滲透至cathode側(cè)(避免催化劑“中毒”);同時實現(xiàn)甲醇(陽極)、氧氣(陰極)的擴散,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)儲能(如風(fēng)電、光伏配套儲能站)的主流技術(shù)之一,是通過釩離子的價態(tài)變化實現(xiàn)電能存儲與釋放。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,儲能系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。福建PEM制氫用GDL價格優(yōu)惠電解水制氫(電解槽),優(yōu)勢:耐強酸性的環(huán)境,GDL在PEM陽極水到催化劑層排出生成氧,陰極擴散氫氣排出水。
氣體擴散層(GDL)作為傳質(zhì)、導(dǎo)電與結(jié)構(gòu)支撐組件,其應(yīng)用場景集中在依賴 “多相傳輸(氣、液、電子、離子)” 的能源轉(zhuǎn)換與存儲裝置中,GDL 的應(yīng)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(dǎo)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(yīng)用潛力的領(lǐng)域,技術(shù)迭代方向集中在 “高穩(wěn)定性、低成本、梯度孔結(jié)構(gòu)優(yōu)化” 以適配更高功率密度、更長壽命的能源裝置需求。
GDL 的優(yōu)勢本質(zhì) ——“多功能集成的橋梁”氣體擴散層的所有優(yōu)勢,本質(zhì)是其實現(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”。沒有 GDL,燃料電池、高效電解水等電化學(xué)系統(tǒng)無法實現(xiàn) “高效、穩(wěn)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(yè)化應(yīng)用(如汽車、儲能)的需求。碳纖維制備和表面改性的基礎(chǔ)研究、中試放大、工程化的研究經(jīng)歷,對碳材料的結(jié)構(gòu)、設(shè)備及工藝有深刻理解。
原材料與結(jié)構(gòu):通常以短切碳纖維為原料,基質(zhì)為天然紙漿或合成紙漿,輔以黏合劑和填料,經(jīng)抄紙工藝制造而成。生產(chǎn)工藝:主要有濕法工藝和干法工藝。濕法工藝以水為介質(zhì),將短切碳纖維均勻分散在水中,利用抄紙機真空過濾制備原紙,再經(jīng)樹脂浸漬、熱壓固化和碳化石墨化等過程制成,產(chǎn)品均勻性和致密性好。干法工藝以空氣為介質(zhì),采用氣流成網(wǎng)工藝加工成原紙,并經(jīng)涂膠、干燥、碳化等后道工藝加工制備而成,其碳纖維含量高,產(chǎn)品強度高。擁有研發(fā)體系和研發(fā)隊伍!四川膜電極用GDL大概價格多少
GDL梯度孔徑分布 —— 適配 “雙極板→催化層” 的傳輸需求。山西AEM制氫用GDL在做的公司
由于碳紙是燃料電池的“功能件”,其質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)苛,進一步增加了工藝復(fù)雜度:微觀結(jié)構(gòu):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(xué)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(fù)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(nèi)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%)。山西AEM制氫用GDL在做的公司
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