青海PEM制氢用气体扩散层

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。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。青海PEM制氢用气体扩散层

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。 宁夏膜电极用气体扩散层疏水性碳纸特性:高吸水能力:促进水分渗透和分布，避免局部干燥。

柔性电子与传感器柔性电极：将碳纸与柔性聚合物（如聚酰亚胺）复合，可制成柔性电池、柔性太阳能电池的电极，具备“可弯曲、可折叠”特性（弯曲1000次后导电性衰减＜5%），适用于可穿戴设备（如智能手环、柔性屏）；气体传感器：碳纸的多孔结构可吸附目标气体（如甲醛、NO₂），气体与碳纸表面发生反应后会改变其电阻，通过检测电阻变化可实现“实时气体浓度监测”，且响应速度快（＜10秒）、稳定性高。2.催化载体在多相催化反应（如CO₂还原、有机合成）中，碳纸可作为“催化剂载体”：表面可负载金属纳米颗粒（如铜、铂），多孔结构可增大催化剂分散度（提升催化效率）；高导电性可用于“电催化反应”（如CO₂电还原制甲醇），同时自身化学惰性不参与反应，可重复使用（循环50次后催化活性保留＞80%）。

气体扩散层（GDL）作为传质、导电与结构支撑组件，其应用场景集中在依赖“多相传输（气、液、电子、离子）”的能源转换与存储装置中，GDL的应用逻辑是“解决多相（气、液、电子）传输的协同与平衡”，其性能（如透气性、导电性、耐腐蚀性）需根据具体装置的工作环境（酸性/碱性、温度、压力）定制。目前，随着氢能、储能产业的发展，PEMFC和电解池是GDL规模化应用潜力的领域，技术迭代方向集中在“高稳定性、低成本、梯度孔结构优化”以适配更高功率密度、更长寿命的能源装置需求。GDL具体包括气体输送功能、排水功能、支撑功能、导电功能和导热功能。

作为气体扩散层的基材，碳纸的制备，除了准备原料、打浆抄纸、浸渍、固化这些步骤，还需碳化、石墨化处理。而气体扩散层的制备一般称为抄纸制程，在制程中还必须改善碳纸原料特性、导电性以及化学安定性。其方法为以碳纤维纸为基础再添加碳复合材料混合后热处理，其制程中还可以添加适当的中间原料并配合使用的特性研发出相同的碳纸。方法为以碳纤维纸为基础再添加碳复合材料混合后热处理，其制程中还可以添加适当的中间原料并配合使用的特性研发出相同的碳纸。碳纸在造纸阶段前必须先将连续长丝纤维切断成为3~12mm之间的短纤维段，组成短纤维段后的制程依序分为1.抄纸，2.含浸复合树脂，3.热压成形，4.碳化处理以及5.石墨化处理。复杂的工艺决定了碳纸是当前制约我国氢燃料电池领域发展的基础材料，受制于碳纤维、碳纤维原纸、石墨化和后处理等复杂工艺及装备，我国至今未能实现量产碳纸。目前可应用在燃料电池气体扩散层的碳纸生产厂商有TORAY、SGL、Ballard、Avcarb、中国台湾碳能等公司。因此，碳纸也被称之为燃料电池材料国产化的“一个壁垒”。气体扩散层通常用于提供气体扩散通道和作为气体分布的介质，以确保电解过程中气体的均匀分布和有效传输。吉林电解水制氢用气体扩散层报价

气体扩散层在结构上直接连接着燃料电池极板和催化层。青海PEM制氢用气体扩散层

原材料与结构：通常以短切碳纤维为原料，基质为天然纸浆或合成纸浆，辅以黏合剂和填料，经抄纸工艺制造而成。生产工艺：主要有湿法工艺和干法工艺。湿法工艺以水为介质，将短切碳纤维均匀分散在水中，利用抄纸机真空过滤制备原纸，再经树脂浸渍、热压固化和碳化石墨化等过程制成，产品均匀性和致密性好。干法工艺以空气为介质，采用气流成网工艺加工成原纸，并经涂胶、干燥、碳化等后道工艺加工制备而成，其碳纤维含量高，产品强度高。青海PEM制氢用气体扩散层

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