氣體擴(kuò)散層(GasDiffusionLayer,GDL)是燃料電池(如質(zhì)子交換膜燃料電池PEMFC)、電解池等能源轉(zhuǎn)換裝置的組件之一,其性能直接影響裝置的傳質(zhì)效率、導(dǎo)電性、穩(wěn)定性及整體輸出性能,性能可從以下關(guān)鍵維度展開(kāi):
1.優(yōu)異的氣體傳輸性能作為“氣體通道”,需確保反應(yīng)氣體(如燃料電池的氫氣、氧氣)、均勻地從流場(chǎng)擴(kuò)散至催化層,同時(shí)及時(shí)排出生成的水(如PEMFC的液態(tài)水),避免“水淹”堵塞通道。關(guān)鍵指標(biāo):透氣性(氣體滲透率)、孔隙率(通常30%-70%,需平衡透氣與力學(xué)強(qiáng)度)、孔結(jié)構(gòu)分布(梯度孔結(jié)構(gòu)更利于水-氣協(xié)同傳輸)。
2.良好的電子導(dǎo)電性需作為“電子通路”,將催化層產(chǎn)生的電子(燃料電池)或外部電路輸入的電子(電解池)傳導(dǎo)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(dǎo)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。
液體排出順暢:PEMFC 運(yùn)行中會(huì)生成水(陰極反應(yīng)產(chǎn)物),GDL 的疏水涂層與梯度孔隙結(jié)構(gòu)能將液態(tài)水排出。河南氫燃料電池用GDL報(bào)價(jià)
優(yōu)勢(shì)4:提升系統(tǒng)“性能上限”與“運(yùn)行穩(wěn)定性”GDL的設(shè)計(jì)優(yōu)化能直接推動(dòng)電化學(xué)系統(tǒng)的性能突破,具體體現(xiàn)在:提升功率密度:氣體傳質(zhì)與低電阻導(dǎo)電,能讓催化層的活性位點(diǎn)充分利用,減少“傳質(zhì)限制”與“歐姆限制”——例如,GDL可使PEMFC的峰值功率密度提升20%-30%(從0.8W/cm2提升至1.0W/cm2以上),滿足汽車、無(wú)人機(jī)等對(duì)高功率的需求。降低運(yùn)行波動(dòng):GDL的梯度孔徑與疏水調(diào)控,能避免“水淹”或“膜干”(氣體過(guò)量導(dǎo)致膜濕度不足、質(zhì)子傳導(dǎo)受阻)兩種極端工況,讓燃料電池在不同負(fù)載(如汽車加速、怠速)下,輸出電壓波動(dòng)?。妷悍€(wěn)定性±5%以內(nèi)),提升系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。重慶電解水制氫用GDL在做的公司GDL 在燃料電池的 “膜電極組件(MEA)” 中扮演 “物理骨架” 角色,其結(jié)構(gòu)直接提升裝置的機(jī)械穩(wěn)定性和兼容性。
檢測(cè)成本(占該模塊成本30%-40%)碳紙需全項(xiàng)檢測(cè),確保性能一致性,檢測(cè)項(xiàng)目與成本包括:性能檢測(cè):導(dǎo)電性(四探針電阻儀,單臺(tái)約50萬(wàn)元)、孔隙率(壓汞儀,單臺(tái)約200萬(wàn)元)、耐腐蝕性(電化學(xué)工作站,單臺(tái)約100萬(wàn)元),每批次抽樣檢測(cè)率需達(dá)10%以上;可靠性測(cè)試:如燃料電池碳紙需進(jìn)行“1000次干濕循環(huán)測(cè)試”“5000次彎曲測(cè)試”,測(cè)試周期長(zhǎng)(約1-2周),且需模擬環(huán)境設(shè)備(約500-1000萬(wàn)元);品控?fù)p耗:碳紙的成品率較低(如燃料電池級(jí)碳紙成品率約60%-80%),不合格品需報(bào)廢,進(jìn)一步推高單位成本。
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(jī)真空過(guò)濾制備原紙,再經(jīng)樹(shù)脂浸漬、熱壓固化和碳化石墨化等過(guò)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(qiáng)度高。GDL 是燃料電池的 “多功能樞紐”。

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(zhì)直接決定碳紙的性能,也是成本差異的關(guān)鍵:場(chǎng)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(guó)內(nèi)中簡(jiǎn)科技ZT700),這類碳纖維純度高(碳含量>95%)、直徑細(xì)(5-7μm)、強(qiáng)度高(拉伸強(qiáng)度>4.9GPa),但價(jià)格昂貴——截至2024年5月,工業(yè)級(jí)PAN基碳纖維單價(jià)約200-500元/公斤,而用于碳紙的“超細(xì)旦、高純度”規(guī)格單價(jià)可達(dá)800-1500元/公斤。中低端場(chǎng)景(如普通過(guò)濾):可使用瀝青基碳纖維或粘膠基碳纖維,價(jià)格較低(約50-200元/公斤),但性能(如導(dǎo)電性、耐腐蝕性)較差。2.粘結(jié)劑(占原材料成本10%-20%)用于將碳纖維粘結(jié)成紙狀基材,需具備“高溫碳化后不殘留雜質(zhì)、與碳纖維相容性好”的特性,常用材料為:酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂:主流選擇,需使用高純度(雜質(zhì)含量<0.1%)的特種樹(shù)脂,避免碳化后引入金屬離子(影響導(dǎo)電性),單價(jià)約150-300元/公斤;聚酰亞胺(PI):用于碳紙(如耐2000℃以上高溫場(chǎng)景),粘結(jié)強(qiáng)度更高、碳化后碳?xì)埩袈矢?,但單價(jià)可達(dá)800-1200元/公斤,進(jìn)一步推高成本。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.浙江GDL生產(chǎn)廠家
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?、疏水改性等設(shè)備全部自主設(shè)計(jì)、定制!河南氫燃料電池用GDL報(bào)價(jià)
國(guó)科領(lǐng)纖于2023年在江蘇常州武進(jìn)區(qū)成立,聚焦氫燃料電池關(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,旨在打破國(guó)外壟斷、實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料國(guó)產(chǎn)自主,國(guó)科領(lǐng)纖也是目前國(guó)內(nèi)具備從連續(xù)纖維處理、碳原紙生產(chǎn)、碳紙生產(chǎn)全流程技術(shù)、批量化生產(chǎn)的團(tuán)隊(duì)。創(chuàng)始人為吳剛平博士,其帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)成員均來(lái)自于國(guó)內(nèi)從事氫燃料電池碳紙研究單位——中科院山西煤炭化學(xué)研究所。吳剛平博士從該所畢業(yè)后,即從事碳纖維應(yīng)用基礎(chǔ)、工程化、燃料電池氣體擴(kuò)散層用碳紙研究,至今已有二十余年,具備扎實(shí)的科學(xué)研究基礎(chǔ)和豐富的工程化經(jīng)驗(yàn)。“目前,國(guó)內(nèi)氫燃料電池用碳紙的產(chǎn)業(yè)化制備關(guān)鍵材料還處于被國(guó)外供應(yīng)商壟斷狀態(tài),生產(chǎn)依賴進(jìn)口原材料二次加工,其價(jià)格及產(chǎn)量受原材料制約較大,性價(jià)比低。有限的產(chǎn)量不足以支撐我國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)激增的市場(chǎng)需求,一定程度上阻礙了國(guó)內(nèi)氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)自主發(fā)展?!眳莿偲讲┦勘硎?。河南氫燃料電池用GDL報(bào)價(jià)
國(guó)科領(lǐng)纖新材料(常州)有限公司是一家有著先進(jìn)的發(fā)展理念,先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn),在發(fā)展過(guò)程中不斷完善自己,要求自己,不斷創(chuàng)新,時(shí)刻準(zhǔn)備著迎接更多挑戰(zhàn)的活力公司,在江蘇省等地區(qū)的紙業(yè)中匯聚了大量的人脈以及**,在業(yè)界也收獲了很多良好的評(píng)價(jià),這些都源自于自身的努力和大家共同進(jìn)步的結(jié)果,這些評(píng)價(jià)對(duì)我們而言是比較好的前進(jìn)動(dòng)力,也促使我們?cè)谝院蟮牡缆飞媳3謯^發(fā)圖強(qiáng)、一往無(wú)前的進(jìn)取創(chuàng)新精神,努力把公司發(fā)展戰(zhàn)略推向一個(gè)新高度,在全體員工共同努力之下,全力拼搏將共同國(guó)科領(lǐng)纖新材料供應(yīng)和您一起攜手走向更好的未來(lái),創(chuàng)造更有價(jià)值的產(chǎn)品,我們將以更好的狀態(tài),更認(rèn)真的態(tài)度,更飽滿的精力去創(chuàng)造,去拼搏,去努力,讓我們一起更好更快的成長(zhǎng)!