碳紙的復(fù)雜性不僅在于步驟多,更在于每個(gè)環(huán)節(jié)都存在“矛盾點(diǎn)”,需通過精密調(diào)控平衡性能:纖維分散與均勻性:短切碳纖維表面惰性強(qiáng),易團(tuán)聚,需添加分散劑(如陽離子表面活性劑),但分散劑過量會(huì)影響后續(xù)樹脂結(jié)合;同時(shí),抄紙過程中纖維易沿水流方向定向排列,導(dǎo)致碳紙“各向異性”(不同方向?qū)щ娦圆町悾?0%),需通過調(diào)整抄紙機(jī)網(wǎng)部轉(zhuǎn)速優(yōu)化。孔隙率與強(qiáng)度的平衡:燃料電池用碳紙需30%-50%的孔隙率(保證氣體流通),但孔隙率過高會(huì)導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度下降(易在組裝時(shí)斷裂),需通過樹脂含量、熱壓壓力、碳化溫度的協(xié)同調(diào)控,在“透氣”和“抗折”之間找到平衡點(diǎn)。高溫工藝的穩(wěn)定性:石墨化階段需2000℃以上高溫,設(shè)備(如石墨化爐)需耐極端高溫且溫度場(chǎng)均勻(爐內(nèi)溫差需<5℃),否則會(huì)導(dǎo)致碳紙局部石墨化度不一致,導(dǎo)電性出現(xiàn)“熱點(diǎn)”,影響燃料電池壽命。成本與性能的矛盾:高性能碳紙依賴高純度短切碳纖維(如T700級(jí))和高功率石墨化設(shè)備,單噸碳纖維價(jià)格超10萬元,石墨化過程能耗占總成本的30%以上,而降低成本(如用低成本碳纖維)又會(huì)導(dǎo)致性能下降,形成技術(shù)瓶頸。GDL氣體傳輸?shù)谋举|(zhì)是 “多維度協(xié)同設(shè)計(jì)”。甘肅電解水制氫用GDL廠家價(jià)格
出色的化學(xué)與熱穩(wěn)定性需在電池運(yùn)行的苛刻環(huán)境(如酸性氛圍、30-100℃工作溫度、氧化還原反應(yīng))中保持穩(wěn)定,不發(fā)生腐蝕、降解或與其他組件(如電解液、催化層)發(fā)生不良反應(yīng)。化學(xué)穩(wěn)定性:碳纖維基材和涂層材料(如炭材料、PTFE)需耐酸、耐氧化,避免生成雜質(zhì)影響電池性能;熱穩(wěn)定性:在工作溫度范圍內(nèi)不軟化、不分解,同時(shí)具備一定導(dǎo)熱性,輔助散熱,避免局部過熱。低且均勻的接觸電阻與催化層、流場(chǎng)板的界面接觸電阻需極低且均勻,避免局部電阻過高導(dǎo)致“熱點(diǎn)”,影響反應(yīng)均勻性和整體效率。優(yōu)化方式:通過表面改性(如拋光、涂覆導(dǎo)電膠)降低界面接觸電阻,確保壓力分布均勻。 貴州空冷電堆用GDL優(yōu)勢(shì):輕量化、高導(dǎo)電性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性,適合高功率密度需求的設(shè)計(jì)。
由于碳紙是燃料電池的“功能件”,其質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)苛,進(jìn)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(tuán)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(jī)械性能:抗折強(qiáng)度需>5MPa,拉伸強(qiáng)度需>15MPa,避免在燃料電池組裝(螺栓緊固)時(shí)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(xì)化工+高溫材料+精密機(jī)械”的綜合過程,每個(gè)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(zhǎng)期依賴進(jìn)口的原因之一(截至2024年5月,國內(nèi)少數(shù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高品級(jí)碳紙量產(chǎn),國產(chǎn)化率仍不足30%)。
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(zhǎng)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(tái)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”。 液流電池,電極材料:替代傳統(tǒng)碳?xì)只蛱疾?,利用其高?dǎo)電性和均勻孔隙結(jié)構(gòu),促進(jìn)電解液與電極表面的接觸。

經(jīng)第三方檢測(cè)和下游用戶評(píng)價(jià),國科領(lǐng)纖生產(chǎn)的碳紙與國際企業(yè)的碳紙性能指標(biāo)相當(dāng),個(gè)別指標(biāo)更優(yōu),可解決燃料電池材料“壁壘”,其碳紙及氣體擴(kuò)散層性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng),能助力電池效率提升30%。公司擁有強(qiáng)大的設(shè)備設(shè)計(jì)能力,能夠自主設(shè)計(jì)原紙抄造試驗(yàn)線、浸膠固化試驗(yàn)線等設(shè)備,還開發(fā)了多項(xiàng)碳紙制備行業(yè)技術(shù),可解決碳紙制備過程中材料均一性、批次穩(wěn)定性的問題,保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。碳紙長(zhǎng)期依賴進(jìn)口,成本高昂,國科領(lǐng)纖產(chǎn)品價(jià)格為進(jìn)口的60%,交付周期縮短50%,具有更高的性價(jià)比和更快的市場(chǎng)響應(yīng)速度。公司可以根據(jù)客戶需求,全程從生產(chǎn)加工全流程定制出1:1匹配碳紙與氣體擴(kuò)散層。 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(duì)碳材料的結(jié)構(gòu)、設(shè)備及工藝有深刻理解。江蘇GDL在做的公司
GDL是集氣體傳輸、排水、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、結(jié)構(gòu)支撐于一體的.甘肅電解水制氫用GDL廠家價(jià)格
專有碳纖維的結(jié)構(gòu)與性能調(diào)控。
近20年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(duì)碳(炭)材料的結(jié)構(gòu)、設(shè)備及工藝有深刻理解。
專有的配方與材料匹配。
擁有專有碳纖維表面上漿劑、碳纖維可控分散/凝聚、碳紙粘結(jié)劑的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),可制備出超薄(6g/m°)口分散均勻的碳纖維原紙。
自主設(shè)計(jì)、定制的設(shè)備。
專有碳纖維連續(xù)化處理裝置、碳纖維原紙浸膠及壓制裝置、高溫?zé)崽幚怼⑹杷男缘仍O(shè)備全部自主設(shè)計(jì)、定制,以達(dá)到碳紙制備的精細(xì)的工藝要求。
研發(fā)體系和研發(fā)隊(duì)伍。
擁有一支過硬、經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì),擁有完備的基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)、器件組裝與性能評(píng)價(jià)平臺(tái),響應(yīng)市場(chǎng)需求,產(chǎn)品持續(xù)迭代。
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