氢燃料电池(主要应用)在质子交换膜燃料电池(PEMFC,氢燃料电池的主流技术路线)中,碳纸是气体扩散层(GDL)的基材,位于“膜电极(MEA)”与“双极板”之间,是燃料电池发电的“关键桥梁”,具体功能包括:气体传输:多孔结构(孔隙率30%-50%)可均匀分配氢气/氧气到膜电极表面,确保反应气体充分接触催化剂;电子传导:高导电性(体积电阻率<10mΩ・cm)可将反应产生的电子传导至双极板,形成外部电流;水管理:经聚四氟乙烯(PTFE)疏水处理后,可排出反应生成的水(避免电解液“水淹”催化剂),同时防止电解液渗透;散热与支撑:良好的导热性可带走反应热量,避免局部过热;机械强度可支撑膜电极,防止组装时破损。目前,车用氢燃料电池(如丰田M、国内比亚迪氢能车)、便携式燃料电池(如无人机、应急电源)均依赖高品级碳纸,且对碳纸的“薄型化(厚度0.1-0.2mm)、低电阻率、高抗折性”要求极高。 液体排出顺畅:PEMFC 运行中会生成水(阴极反应产物),GDL 的疏水涂层与梯度孔隙结构能将液态水排出。湖南GDL制造
GDL 的优势本质 ——“多功能集成的桥梁”气体扩散层的所有优势,本质是其实现了 “传质(气体 / 液体)、导电、支撑、耐环境四大功能的集成”:它既是气体从流道到催化层的 “传输管道”,也是电子从催化层到双极板的 “导电导线”,还是维持系统结构与寿命的 “支撑骨架”。没有 GDL,燃料电池、高效电解水等电化学系统无法实现 “高效、稳定、长寿命” 运行,其性能会倒退至 “实验室演示级别”,无法满足商业化应用(如汽车、储能)的需求。广东PEM制氢用GDL大概价格多少电解水制氢(电解槽),优势:耐强酸性的环境,GDL在PEM阳极水到催化剂层排出生成氧,阴极扩散氢气排出水。

1.质子交换膜燃料电池(PEMFC)——应用场景质子交换膜燃料电池是当前新能源汽车(氢燃料电池车)、分布式发电、便携式电源的技术,而GDL是其“膜电极组件(MEA)”的关键组成部分(位于“催化层”与“双极板”之间),具体功能包括:气体传输:将双极板流道中的氢气(阳极)、氧气/空气(阴极)均匀扩散至催化层表面,确保反应位点充分接触反应物;电子传导:作为导电通路,将催化层产生的电子传递至双极板(形成外电路电流);水管理:通过自身多孔结构,及时排出阴极生成的液态水(避免“水淹”堵塞气体通道),同时保留少量水分维持质子交换膜的湿润性(质子传导);支撑与缓冲:为脆弱的催化层和质子交换膜提供机械支撑,双极板组装时的压力冲击,确保MEA结构稳定。
国科领纤于2023年在江苏常州武进区成立,聚焦氢燃料电池关键材料碳纸及相关“卡脖子”材料的技术攻关和产业化,旨在打破国外垄断、实现关键材料国产自主,国科领纤也是目前国内具备从连续纤维处理、碳原纸生产、碳纸生产全流程技术、批量化生产的团队。创始人为吴刚平博士,其带领的团队成员均来自于国内从事氢燃料电池碳纸研究单位——中科院山西煤炭化学研究所。吴刚平博士从该所毕业后,即从事碳纤维应用基础、工程化、燃料电池气体扩散层用碳纸研究,至今已有二十余年,具备扎实的科学研究基础和丰富的工程化经验。“目前,国内氢燃料电池用碳纸的产业化制备关键材料还处于被国外供应商垄断状态,生产依赖进口原材料二次加工,其价格及产量受原材料制约较大,性价比低。有限的产量不足以支撑我国燃料电池产业激增的市场需求,一定程度上阻碍了国内氢能和燃料电池产业国产自主发展。”吴刚平博士表示。优势:轻量化、高导电性、良好的化学稳定性,适合高功率密度需求的设计。

1.基体纤维(占原材料成本70%-80%)碳纸的“骨架”由碳纤维制成,其品质直接决定碳纸的性能,也是成本差异的关键:场景(如燃料电池GDL):需使用聚丙烯腈基(PAN基)高模碳纤维(如日本东丽T700、国内中简科技ZT700),这类碳纤维纯度高(碳含量>95%)、直径细(5-7μm)、强度高(拉伸强度>4.9GPa),但价格昂贵——截至2024年5月,工业级PAN基碳纤维单价约200-500元/公斤,而用于碳纸的“超细旦、高纯度”规格单价可达800-1500元/公斤。中低端场景(如普通过滤):可使用沥青基碳纤维或粘胶基碳纤维,价格较低(约50-200元/公斤),但性能(如导电性、耐腐蚀性)较差。2.粘结剂(占原材料成本10%-20%)用于将碳纤维粘结成纸状基材,需具备“高温碳化后不残留杂质、与碳纤维相容性好”的特性,常用材料为:酚醛树脂、环氧树脂:主流选择,需使用高纯度(杂质含量<0.1%)的特种树脂,避免碳化后引入金属离子(影响导电性),单价约150-300元/公斤;聚酰亚胺(PI):用于碳纸(如耐2000℃以上高温场景),粘结强度更高、碳化后碳残留率高,但单价可达800-1200元/公斤,进一步推高成本。气体扩散层(GDL)作为燃料电池(如质子交换膜燃料电池 PEMFC)、电解池等电化学装置的组件之一。重庆电解水制氢用GDL报价
GDL及时排出反应生成水,防止 “水淹堵路”。湖南GDL制造
可制备面密度低至6a/m“的分散均匀的、超薄型的碳纤维原纸(该技术已获专利授权)为高质量碳纸的制备提供了材料基础。
通过改进配方和工艺制备的碳纸,碳纤维与树脂炭间界面结合良好,解决了碳纸材料的精细结构问题。
气体扩散层包括疏水型和亲水型,可根据应用场景和用户需求量身定制高通量、长寿命、低成本的气体扩散层。
气体扩散层的价值是 “承上启下”—— 连接流场与催化层,同步实现气体传输、电子传导、水管理三大功能,其性能的均衡性(如透气与排水的平衡、导电与力学强度的平衡)直接决定了燃料电池等装置的功率密度、寿命和稳定性,是能源转换设备产业化的关键组件之一。 湖南GDL制造
国科领纤新材料(常州)有限公司在同行业领域中,一直处在一个不断锐意进取,不断制造创新的市场高度,多年以来致力于发展富有创新价值理念的产品标准,在江苏省等地区的纸业中始终保持良好的商业口碑,成绩让我们喜悦,但不会让我们止步,残酷的市场磨炼了我们坚强不屈的意志,和谐温馨的工作环境,富有营养的公司土壤滋养着我们不断开拓创新,勇于进取的无限潜力,国科领纤新材料供应携手大家一起走向共同辉煌的未来,回首过去,我们不会因为取得了一点点成绩而沾沾自喜,相反的是面对竞争越来越激烈的市场氛围,我们更要明确自己的不足,做好迎接新挑战的准备,要不畏困难,激流勇进,以一个更崭新的精神面貌迎接大家,共同走向辉煌回来!