液流電池(儲能領(lǐng)域)在全釩液流電池(VRFB,大規(guī)模儲能的主流技術(shù)之一)中,碳紙是電極的骨架,用于“儲存電解液中的活性物質(zhì)(釩離子)”并促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng):多孔結(jié)構(gòu)可吸附大量釩電解液(釩離子濃度1.5-2.0mol/L),增大反應(yīng)接觸面積;高導(dǎo)電性確保電子在電極與集流體之間傳遞;耐強(qiáng)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?jiān)?000次循環(huán)后性能衰減<10%)。特種應(yīng)用:工業(yè)與制造領(lǐng)域在對 “耐溫、導(dǎo)電、抗腐蝕” 有特殊要求的工業(yè)場景中,碳紙作為 “特種功能材料” 替代傳統(tǒng)金屬或塑料,解決極端環(huán)境下的材料失效問題。氣體擴(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。云南空冷電堆用GDL生產(chǎn)廠家
國科領(lǐng)纖:突破關(guān)鍵材料“卡脖子”難題國科領(lǐng)纖成立于2023年,自成立以來便專注于氫燃料電池關(guān)鍵材料碳紙及相關(guān)“卡脖子”材料的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化。在本次展會上,國科領(lǐng)纖充分展示了其在碳紙及碳復(fù)合材料生產(chǎn)方面的技術(shù)實(shí)力。目前,我國氫燃料電池基礎(chǔ)原材料在一定程度上依賴進(jìn)口,碳紙及氣體擴(kuò)散層便是其中關(guān)鍵一環(huán)。國科領(lǐng)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(shù)層面取得重大突破,有望在半年內(nèi)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(yīng)鏈的穩(wěn)定性與自主性。河南AEM制氫用GDL在做的公司GDL熱管理輔助:平衡反應(yīng)溫度,避免局部過熱。
后處理與檢測成本:占總成本 10%-20%(保障性能一致性)碳紙需經(jīng)過后處理優(yōu)化性能,并通過嚴(yán)格檢測確保符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),尤其場景對檢測精度要求極高:1. 后處理工序(占該模塊成本 60%-70%)疏水處理:將 PTFE 乳液涂覆在碳紙表面,經(jīng) 300-400℃燒結(jié)固化,需使用 “精密噴涂設(shè)備”(確保涂層均勻度<3%),PTFE 損耗率約 10%-15%;表面改性:如涂覆催化劑載體(如碳黑)、刻蝕多孔結(jié)構(gòu)(提升比表面積),需使用 “等離子刻蝕機(jī)” 或 “真空噴涂機(jī)”,設(shè)備投資約1000-3000 萬元;裁剪與成型:根據(jù)下游需求(如燃料電池極板尺寸)裁剪成特定形狀,需使用 “激光切割機(jī)”(避免機(jī)械裁剪導(dǎo)致邊緣破損),加工精度要求 ±0.1mm。
功能改性劑(占原材料成本5%-10%)根據(jù)應(yīng)用需求添加,用于優(yōu)化碳紙的“疏水性、導(dǎo)電性、催化兼容性”:疏水處理劑:如聚四氟乙烯(PTFE)乳液,用于燃料電池碳紙的水管理,需使用高分散性PTFE(粒徑<0.1μm),單價(jià)約200-400元/公斤;導(dǎo)電改性劑:如石墨烯、碳納米管(CNT),用于提升低品級碳纖維的導(dǎo)電性,單價(jià)昂貴(石墨烯約5000-10000元/公斤,CNT約2000-5000元/公斤),少量添加;抗腐蝕劑:如氮化硼(BN),用于電解水制氫碳紙,單價(jià)約800-1500元/公斤。GDL分散反應(yīng)熱量,維持電池 “溫度穩(wěn)定”。
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、中國臺灣碳能等公司。因此,碳紙也被稱之為燃料電池材料國產(chǎn)化的“一個(gè)壁壘”。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。河南AEM制氫用GDL在做的公司
空冷電堆的優(yōu)勢:1.已定型兩輪車、無人機(jī)氣體擴(kuò)散層。云南空冷電堆用GDL生產(chǎn)廠家
在質(zhì)子交換膜燃料電池中,需同時(shí)實(shí)現(xiàn)“保水”與“排水”:保水:維持質(zhì)子交換膜的濕潤狀態(tài),保證質(zhì)子傳導(dǎo)效率;排水:快速排出催化層生成的液態(tài)水,避免堵塞氣體通道導(dǎo)致“缺氣”。實(shí)現(xiàn)方式:通過PTFE(聚四氟乙烯)疏水涂層調(diào)控親疏水性,結(jié)合多孔結(jié)構(gòu)的毛細(xì)作用,平衡水的留存與排出。
穩(wěn)定的力學(xué)性能需耐受電池組裝時(shí)的夾緊壓力(通常0.5-2MPa)、長期運(yùn)行中的溫度/濕度循環(huán)變化,避免變形、破損或分層,確保組件結(jié)構(gòu)完整性。關(guān)鍵指標(biāo):拉伸強(qiáng)度(炭紙縱向一般>15MPa)、彎曲強(qiáng)度、耐疲勞性,需在干濕交替、冷熱循環(huán)下保持力學(xué)穩(wěn)定性。
云南空冷電堆用GDL生產(chǎn)廠家
國科領(lǐng)纖新材料(常州)有限公司在同行業(yè)領(lǐng)域中,一直處在一個(gè)不斷銳意進(jìn)取,不斷制造創(chuàng)新的市場高度,多年以來致力于發(fā)展富有創(chuàng)新價(jià)值理念的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),在江蘇省等地區(qū)的紙業(yè)中始終保持良好的商業(yè)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(jiān)強(qiáng)不屈的意志,和諧溫馨的工作環(huán)境,富有營養(yǎng)的公司土壤滋養(yǎng)著我們不斷開拓創(chuàng)新,勇于進(jìn)取的無限潛力,國科領(lǐng)纖新材料供應(yīng)攜手大家一起走向共同輝煌的未來,回首過去,我們不會因?yàn)槿〉昧艘稽c(diǎn)點(diǎn)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(zhàn)的準(zhǔn)備,要不畏困難,激流勇進(jìn),以一個(gè)更嶄新的精神面貌迎接大家,共同走向輝煌回來!