青海水冷电堆用GDL制造

氢燃料电池领域：碳纸是氢燃料电池中气体扩散层的关键材料，可为氢能汽车、船舶、无人机等提供支撑材料和应用解决方案。例如，在氢能汽车中，碳纸能够起到支撑催化剂、传导电子、排水和气体扩散的作用，有助于提高燃料电池的性能，车辆的动力输出。液流电池领域：国科领纤的碳纸产品可应用于液流电池，如钒液流电池等。在液流电池中，碳纸可作为电解液传输通道和电子绝缘屏障，能够传输电解液，同时避免正负极电解液混合，保证电池的正常运行。PEM 电解水制氢领域：在质子交换膜电解水制氢（PEMWE）中，碳纸分别用于阳极和阴极，可传输反应物和产物，同时起到导电和支撑催化层的作用。国科领纤的碳纸产品能够适配 PEM 电解水制氢系统的要求，有助于提高电解效率。分布式发电与备用电源领域：碳纸产品可用于家庭、数据中心、通信基站等的小型燃料电池发电系统，作为关键材料，发电系统稳定的气体传输与水管理能力，确保持续供电。专有碳纤维的结构与性能调控！青海水冷电堆用GDL制造

出色的化学与热稳定性需在电池运行的苛刻环境（如酸性氛围、30-100℃工作温度、氧化还原反应）中保持稳定，不发生腐蚀、降解或与其他组件（如电解液、催化层）发生不良反应。化学稳定性：碳纤维基材和涂层材料（如炭材料、PTFE）需耐酸、耐氧化，避免生成杂质影响电池性能；热稳定性：在工作温度范围内不软化、不分解，同时具备一定导热性，辅助散热，避免局部过热。低且均匀的接触电阻与催化层、流场板的界面接触电阻需极低且均匀，避免局部电阻过高导致“热点”，影响反应均匀性和整体效率。优化方式：通过表面改性（如抛光、涂覆导电胶）降低界面接触电阻，确保压力分布均匀。 青海水冷电堆用GDL制造通常为碳纸（导电性好些）或者碳布(柔韧性好些)，疏水涂层：表面涂覆聚四氟乙烯(PTFE)等材料。

碳纸国产自主的重要性已无须多言，其生产技术极大程度上决定了产业化进程。在吴刚平博士的带领下，国科领纤现已打通从碳原纸到气体扩散层环节的工艺，并攻克了碳纸粘结剂配方与适用性工艺设备，实现了碳纸“点焊接，强粘结”，获得了专利授权，可为高质量碳纸制备提供技术基础，同时储备了下一代工艺，有望实现进一步降本50%。此外，国科领纤拥有强大的设备设计能力，能够自主设计原纸抄造试验线、浸胶固化试验线等设备，为高质量碳纸制备提供硬件基础；还开发了多项碳纸制备行业技术，可解决碳纸制备过程材料均一性、批次稳定性的问题。数十年磨一剑，技术突围从来都不是一蹴而就的，尤其是关键技术的基础研究，吴刚平博士的专注与执着不可或缺。在市场放弃氢能战略的时候，碳纸的基础研究无疑是一个需要长期坐冷板凳的事业。年复一年，日复一日，他仍保持着高度的专注，非功利化、长期且持续地进行基础研究和中试试验，不断积累经验，实现了关键技术从0到1的突破。

导电性能指标：影响“能量损耗”与“输出效率”GDL需高效传输电子，相关指标决定系统的“欧姆损耗”（电化学系统主要能量损耗之一），关键指标包括：体积电阻率/面电阻体积电阻率：电流垂直穿透GDL时的电阻（单位：mΩ・cm），反映GDL本体的导电能力；面电阻：电流沿GDL平面扩散时的电阻（单位：mΩ/sq），影响气体分布均匀性。意义：电阻率越低，电子传输损耗越小。典型范围：体积电阻率＜10mΩ・cm（石墨化碳纸），面电阻＜50mΩ/sq。影响因素：碳纤维的石墨化程度（石墨化越高，电阻率越低）、孔隙率（孔隙率过高会增加电子传输路径）、压紧力（组装时压紧力不足会增大接触电阻）。接触电阻定义：GDL与相邻部件（双极板、催化层）界面处的电阻（单位：mΩ・cm²），由界面平整度、表面粗糙度与压紧力决定。意义：接触电阻是欧姆损耗的重要来源，若过大（如＞100mΩ・cm²），会导致系统整体内阻升高，功率输出下降。优化方式：通过打磨双极板表面、增加GDL表面平整度（如MPL涂层）、施加合适压紧力（1~3MPa）降低接触电阻。碳纤维制备和表面改性的基础研究、中试放大、工程化的研究经历，对碳材料的结构、设备及工艺有深刻理解。

预氧化与碳化阶段（占加工成本40%-50%）是碳纸“性能转化”的环节，步骤：预氧化：在200-300℃空气氛围中，使粘结剂与碳纤维发生交联反应，防止后续碳化时纤维断裂，需使用“连续式热风隧道炉”，升温速率严格（5-10℃/min），单吨碳纸能耗约500-800kWh；碳化：在800-1200℃惰性气体（氮气/氩气）氛围中，去除原材料中的非碳元素（如H、O、N），使碳含量提升至90%以上，需使用“高温管式炉”，惰性气体消耗量大（单吨碳纸需氮气约500-1000m³），能耗约1500-2500kWh/吨——碳化阶段的能耗成本就占加工成本的30%以上。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。西藏电解水制氢用GDL

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由于碳纸是燃料电池的“功能件”，其质量检测标准极为严苛，进一步增加了工艺复杂度：微观结构：需用扫描电子显微镜（SEM）观察孔隙分布，要求孔径均匀（5-20μm），无明显团聚或裂纹；电学性能：体积电阻率需＜10mΩ・cm（石墨化后），且不同区域电阻率偏差＜5%；机械性能：抗折强度需＞5MPa，拉伸强度需＞15MPa，避免在燃料电池组装（螺栓紧固）时破损；疏水性能：水接触角需＞110°（确保电解液不渗透）。综上，碳纸的制备是“精细化工+高温材料+精密机械”的综合过程，每个步骤都需攻克材料兼容性、工艺稳定性、性能平衡性等难题，因此其工艺流程具有复杂性，也是过去我国长期依赖进口的原因之一（截至2024年5月，国内少数企业实现高品级碳纸量产，国产化率仍不足30%）。 青海水冷电堆用GDL制造

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