天津電解水制氫用碳紙制造

作為氣體擴散層的基材，碳紙的制備，除了準備原料、打漿抄紙、浸漬、固化這些步驟，還需碳化、石墨化處理。而氣體擴散層的制備一般稱為抄紙制程，在制程中還必須改善碳紙原料特性、導電性以及化學安定性。其方法為以碳纖維紙為基礎再添加碳復合材料混合后熱處理，其制程中還可以添加適當的中間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再添加碳復合材料混合后熱處理，其制程中還可以添加適當的中間原料并配合使用的特性研發(fā)出相同的碳紙。碳紙在造紙階段前必須先將連續(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.含浸復合樹脂，3.熱壓成形，4.碳化處理以及5.石墨化處理。復雜的工藝決定了碳紙是當前制約我國氫燃料電池領域發(fā)展的基礎材料，受制于碳纖維、碳纖維原紙、石墨化和后處理等復雜工藝及裝備，我國至今未能實現(xiàn)量產碳紙。目前可應用在燃料電池氣體擴散層的碳紙生產廠商有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化的“一個壁壘”。疏水性碳紙應用:質子交換膜燃料電池(PEMFC的GDL，需嚴格水分平衡的系統(tǒng)。天津電解水制氫用碳紙制造

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(lián)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(xù)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(wěn)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。青海氫燃料電池用碳紙擁有碳纖維表面上漿劑、可控分散/凝聚、粘結劑的自主知識產權，可制備出超薄(6g/㎡)分散均勻的碳纖維原紙。

高溫隔熱與密封特種隔熱：在航天器、火箭發(fā)動機等高溫場景中，碳紙（尤其是石墨化碳紙）的導熱系數低（＜0.1W/(m?K)）且耐2000℃以上高溫，可作為“輕質隔熱層”，替代傳統(tǒng)陶瓷纖維（重量為陶瓷的1/3）；高溫密封：在石油化工的高溫管道、閥門中，碳紙與金屬復合后可制成“密封墊片”，耐受300℃以上高溫（＞10MPa），且不與介質（如原油、溶劑）發(fā)生反應，使用壽命是傳統(tǒng)石棉墊片的5-10倍。三、新興應用：前沿技術領域隨著材料改性技術（如碳納米管、石墨烯復合）的發(fā)展，碳紙在新興領域的應用不斷拓展，是利用其“可定制化”的結構與性能。 

優(yōu)勢3：優(yōu)異的“環(huán)境耐受性”，延長系統(tǒng)壽命電化學系統(tǒng)的工作環(huán)境往往存在“腐蝕性、氧化性、溫度波動”等挑戰(zhàn)，GDL通過材料選擇與改性，具備極強的環(huán)境適應性：耐腐蝕性：GDL基材（碳纖維）本身化學惰性強，且表面通常經過抗氧化涂層處理（如碳化硅、石墨涂層），能耐受PEMFC的酸性環(huán)境（H?）、陰極的強氧化性（O?在高電位下易產生氧化自由基），以及電解水裝置的堿性環(huán)境（OH?）——長期使用（數千小時）無結構降解或性能衰減，避免因GDL腐蝕導致的系統(tǒng)失效。耐溫與耐濕度循環(huán)：GDL能在寬溫度范圍（-40℃~200℃）內保持物理性能穩(wěn)定，且纖維與涂層的熱膨脹系數匹配，不會因溫度驟變（如燃料電池冷啟動-40℃→正常運行80℃）產生開裂；同時，其疏水/親水結構在濕度循環(huán)（低濕度→高濕度）中不會失效，始終維持傳質效率。疏水性碳紙常用聚四氟乙烯(PTFE)浸漬或涂層，形成防水表面。

GDL 的優(yōu)勢本質 ——“多功能集成的橋梁”氣體擴散層的所有優(yōu)勢，本質是其實現(xiàn)了 “傳質（氣體 / 液體）、導電、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 “導電導線”，還是維持系統(tǒng)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(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)化應用（如汽車、儲能）的需求。碳紙高機械強度，抗壓縮抗振動。青海氫燃料電池用碳紙

碳紙低阻傳遞電子，降低能耗。天津電解水制氫用碳紙制造

1.基體纖維（占原材料成本70%-80%）碳紙的“骨架”由碳纖維制成，其品質直接決定碳紙的性能，也是成本差異的關鍵：場景（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、國內中簡科技ZT700），這類碳纖維純度高（碳含量＞95%）、直徑細（5-7μm）、強度高（拉伸強度＞4.9GPa），但價格昂貴——截至2024年5月，工業(yè)級PAN基碳纖維單價約200-500元/公斤，而用于碳紙的“超細旦、高純度”規(guī)格單價可達800-1500元/公斤。中低端場景（如普通過濾）：可使用瀝青基碳纖維或粘膠基碳纖維，價格較低（約50-200元/公斤），但性能（如導電性、耐腐蝕性）較差。2.粘結劑（占原材料成本10%-20%）用于將碳纖維粘結成紙狀基材，需具備“高溫碳化后不殘留雜質、與碳纖維相容性好”的特性，常用材料為：酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂：主流選擇，需使用高純度（雜質含量＜0.1%）的特種樹脂，避免碳化后引入金屬離子（影響導電性），單價約150-300元/公斤；聚酰亞胺（PI）：用于碳紙（如耐2000℃以上高溫場景），粘結強度更高、碳化后碳殘留率高，但單價可達800-1200元/公斤，進一步推高成本。 天津電解水制氫用碳紙制造

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