氢燃料电池用气体扩散层制造

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。拥有碳纤维表面上浆剂、可控分散/凝聚、粘结剂的自主知识产权，可制备出超薄(6g/㎡)分散均匀的碳纤维原纸。氢燃料电池用气体扩散层制造

高效输送气体反应物：GDL具有高孔隙率（通常70%-85%）与贯通性孔隙结构，能让气体从双极板流道快速、均匀地扩散至催化层——避免局部气体供应不足导致的“反应死区”，确保催化层每一处活性位点都能接触到足量反应物（如PEMFC中，H₂需穿透GDL到达阳极催化层，O₂到达阴极催化层）。对比无GDL的结构：气体易在电极表面聚集形成“气泡阻隔”，导致反应效率骤降。高效排出液态产物：以PEMFC阴极为例，反应会生成液态水（O₂+2H₂⁺+2e⁻→H₂O），若积水无法排出，会堵塞气体通道（即“水淹”），直接中断气体供应。GDL通过疏水改性（如涂覆PTFE）与梯度孔径设计，既能让液态水在毛细力作用下快速流向双极板流道排出，又能避免水膜完全覆盖催化层（保留气体接触通道），实现“排水不堵气”的平衡。抑制电解液“爬流”：在PEMFC中，质子交换膜（电解质）若因湿度变化或压力差向GDL渗透过量，会填充GDL孔隙并覆盖催化层，导致气体无法接触活性位点。GDL的微孔层（MPL，碳粉+PTFE涂层）能形成“物理屏障”，限制电解液过度渗透，同时维持膜的适度湿润（保障质子传导）。北京水冷电堆用气体扩散层怎么样碳纸进行（疏水处理）为完整的气体扩散层。

对新材料企业而言，“品质”是立足市场的根本，“标准”则是品质的基石。国科领纤新材料迎来重要里程碑——正式通过IATF16949汽车行业质量管理体系认证与ISO9001质量管理体系认证！这不仅是对我们产品质量、管理水平的认可，更标志着公司在合规化、标准化发展道路上迈出关键一步，能为全球客户提供可靠新材料解决方案。更值得关注的是，本次IATF16949认证覆盖“氢燃料电池用碳纸和气体扩散层（GDL）的设计与生产”，这标志着我们的产品已完全符合汽车行业严苛标准，为服务全球氢燃料电池及新能源汽车客户筑牢了品质根基。 

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%）。

气体扩散层通常为碳纸（导电性好些）或者碳布(柔韧性好些)组成。

在电解水制氢（尤其是质子交换膜电解池PEMWE、阴离子交换膜电解池AEMWE）中，GDL的作用是“传输反应物/产物+导电+支撑催化层”：PEMWE（酸性电解池）：GDL分别用于阳极（传输水、排出氧气）和阴极（传输氢气、支撑析氢催化层），需耐酸性、耐氧化（阳极高电位环境），同时具备优异的液体（水）传输能力；AEMWE（碱性电解池）：GDL需适配碱性环境，传输电解液（如KOH溶液）和气体（氢气/氧气），避免碱腐蚀，保障电解效率；应用场景：工业绿氢制备（如化工、钢铁脱碳）、可再生能源（风电/光伏）配套储能制氢，GDL的稳定性直接影响电解池的运行寿命。 疏水性碳纸强拒水性:保持孔隙通畅，防止水淹电极气体扩散优化:确保反应气体传输。氢燃料电池用气体扩散层制造

气体扩散层分散反应热量，维持电池 “温度稳定”。氢燃料电池用气体扩散层制造

术研发优势：公司是中科院山西煤化所成果转化企业，人员组成“科学家+工程师”团队，技术骨干在炭材料与电化学领域深耕多年，基础研究扎实，工程化经验丰富。公司建有研发平台，汇集了化学、材料、能源等多学科人才，还与多所高校和研究机构建立了紧密的合作关系。全流程生产能力优势常州市科技局：公司是目前国内具备连续纤维处理、碳原纸生产、碳纸生产全流程技术及批量化生产能力的团队，这使得其在国内市场上独树一帜。产品性能优势：公司的碳纸和气体扩散层产品各项性能指标对标大厂，已获得多家头部企业的认可，其空冷电堆GDL新品更是解决行业痛点，性能领跑。氢燃料电池材料品质获认可，有助于提升其产品在市场上的竞争力和信誉度。 氢燃料电池用气体扩散层制造

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