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廣東AEM制氫用碳紙制造

來源: 發布時間:2025-12-10

碳紙憑借其高導電性、多孔結構、優異的化學穩定性和機械強度,在多個高技術領域中扮演關鍵角色,尤其在能源轉換與存儲、特種工業等場景中應用。其應用領域可按功能需求分為 “能源部件”“特種功能材料” 和 “新興技術場景” 三大類,具體如下:一、應用:能源轉換與存儲領域(占比超 80%)碳紙的應用場景是作為能源裝置的 “功能載體”,作用是構建 “電子通道、氣體通道、散熱通道”,解決能源轉換過程中的 “傳質、導電、抗腐蝕” 問題,其中以燃料電池領域為關鍵。碳紙的優勢根源在于其由碳纖維交織形成的 “連續多孔結構”。廣東AEM制氫用碳紙制造

碳紙

國科領纖:突破關鍵材料“卡脖子”難題國科領纖成立于2023年,自成立以來便專注于氫燃料電池關鍵材料碳紙及相關“卡脖子”材料的技術攻關和產業化。在本次展會上,國科領纖充分展示了其在碳紙及碳復合材料生產方面的技術實力。目前,我國氫燃料電池基礎原材料在一定程度上依賴進口,碳紙及氣體擴散層便是其中關鍵一環。國科領纖迎難而上,全力投入研發,致力于打破國外壟斷。生產總監表示,公司研制的產品已在技術層面取得重大突破,有望在半年內推動量產。這一成果對于我國氫燃料電池汽車產業而言意義非凡,將有效降低產業成本,提升供應鏈的穩定性與自主性。廣西AEM制氫用碳紙電解水制氫用GDL,氣體擴散層!碳紙!

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氫燃料電池領域:碳紙是氫燃料電池中氣體擴散層的關鍵材料,可為氫能汽車、船舶、無人機等提供支撐材料和應用解決方案。例如,在氫能汽車中,碳紙能夠起到支撐催化劑、傳導電子、排水和氣體擴散的作用,有助于提高燃料電池的性能,車輛的動力輸出。液流電池領域:國科領纖的碳紙產品可應用于液流電池,如釩液流電池等。在液流電池中,碳紙可作為電解液傳輸通道和電子絕緣屏障,能夠傳輸電解液,同時避免正負極電解液混合,保證電池的正常運行。PEM 電解水制氫領域:在質子交換膜電解水制氫(PEMWE)中,碳紙分別用于陽極和陰極,可傳輸反應物和產物,同時起到導電和支撐催化層的作用。國科領纖的碳紙產品能夠適配 PEM 電解水制氫系統的要求,有助于提高電解效率。分布式發電與備用電源領域:碳紙產品可用于家庭、數據中心、通信基站等的小型燃料電池發電系統,作為關鍵材料,發電系統穩定的氣體傳輸與水管理能力,確保持續供電。

預氧化與碳化階段(占加工成本40%-50%)是碳紙“性能轉化”的環節,步驟:預氧化:在200-300℃空氣氛圍中,使粘結劑與碳纖維發生交聯反應,防止后續碳化時纖維斷裂,需使用“連續式熱風隧道爐”,升溫速率嚴格(5-10℃/min),單噸碳紙能耗約500-800kWh;碳化:在800-1200℃惰性氣體(氮氣/氬氣)氛圍中,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“高溫管式爐”,惰性氣體消耗量大(單噸碳紙需氮氣約500-1000m3),能耗約1500-2500kWh/噸——碳化階段的能耗成本就占加工成本的30%以上。碳紙是氣體擴散層重要的基底。

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國科領纖于2023年在江蘇常州武進區成立,聚焦氫燃料電池關鍵材料碳紙及相關“卡脖子”材料的技術攻關和產業化,旨在打破國外壟斷、實現關鍵材料國產自主,國科領纖也是目前國內具備從連續纖維處理、碳原紙生產、碳紙生產全流程技術、批量化生產的團隊。創始人為吳剛平博士,其帶領的團隊成員均來自于國內從事氫燃料電池碳紙研究單位——中科院山西煤炭化學研究所。吳剛平博士從該所畢業后,即從事碳纖維應用基礎、工程化、燃料電池氣體擴散層用碳紙研究,至今已有二十余年,具備扎實的科學研究基礎和豐富的工程化經驗。“目前,國內氫燃料電池用碳紙的產業化制備關鍵材料還處于被國外供應商壟斷狀態,生產依賴進口原材料二次加工,其價格及產量受原材料制約較大,性價比低。有限的產量不足以支撐我國燃料電池產業激增的市場需求,一定程度上阻礙了國內氫能和燃料電池產業國產自主發展。”吳剛平博士表示。碳紙助力熱管理,維持反應溫度穩定。重慶空冷電堆用碳紙制造

疏水性碳紙特性:高吸水能力:促進水分滲透和分布,避免局部干燥。廣東AEM制氫用碳紙制造

電解水制氫設備(如PEM電解槽)在綠色制氫技術中,質子交換膜電解槽(PEMEC)通過電解水生成氫氣和氧氣,GDL分別應用于陰極(產氫側)和陽極(產氧側):陰極GDL:促進水分子擴散至催化層,同時將生成的氫氣及時導出(避免氣體滯留影響電解效率);陽極GDL:耐受高氧化性環境(產氧過程伴隨強氧化),并傳輸氧氣和電解液;此外,GDL需具備優異的耐腐蝕性(應對酸性電解液)和機械強度,適應電解槽的高壓運行環境。5.其他新興領域除上述主流場景外,GDL還在以下領域逐步應用:金屬-空氣電池(如鋅-空氣電池):作為空氣正極的“氣體通道”,實現氧氣從大氣擴散至催化層,同時排出反應產物;傳感器(如氣體傳感器):利用其多孔結構和導電特性,實現目標氣體的快速擴散與信號傳導,提升傳感器的響應速度和靈敏度;電催化反應器(如CO?還原反應裝置):為CO?氣體、電解液與催化層提供三相接觸界面,促進CO?高效還原為甲醇、乙烯等化學品。綜上,氣體擴散層的應用邏輯是“解決氣-液-固三相界面的傳質、導電與產物排出問題”,因此其性能(如孔隙率、透氣性、導電性、耐腐蝕性)直接決定了相關設備的效率、壽命和成本,是新能源(氫能、儲能)領域不可或缺的關鍵材料。廣東AEM制氫用碳紙制造

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