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。碳紙耐受惡劣工況,延長使用壽命。遼寧氫燃料電池用碳紙
高溫隔熱與密封特種隔熱:在航天器、火箭發動機等高溫場景中,碳紙(尤其是石墨化碳紙)的導熱系數低(<0.1W/(m?K))且耐 2000℃以上高溫,可作為 “輕質隔熱層”,替代傳統陶瓷纖維(重量為陶瓷的 1/3);高溫密封:在石油化工的高溫管道、閥門中,碳紙與金屬復合后可制成 “密封墊片”,耐受 300℃以上高溫(>10MPa),且不與介質(如原油、溶劑)發生反應,使用壽命是傳統石棉墊片的 5-10 倍。三、新興應用:前沿技術領域隨著材料改性技術(如碳納米管、石墨烯復合)的發展,碳紙在新興領域的應用不斷拓展,是利用其 “可定制化” 的結構與性能。遼寧氫燃料電池用碳紙擁有過硬、經驗豐富的團隊,完備的基礎研究、技術開發、器件組裝,響應市場需求,產品持續迭代。

氣體擴散層(GDL)是燃料電池(尤其是質子交換膜燃料電池 PEMFC)、電解水裝置等電化學系統的 “功能層”,其優勢完全圍繞 “解決電化學反應的多相傳質導電難題” 展開,直接決定了裝置的性能、穩定性與壽命。以下從傳質優化、導電支撐、環境適應、性能提升四大維度,詳細解析其優勢:一、優勢 1:調控 “多相傳質”,解決反應 “原料供應” 與 “產物排出” 痛點電化學系統(如 PEMFC)的反應需同時滿足 “氣體反應物(H?/O?)、液態電解液 / 水、固態電極” 的三相接觸,GDL 通過獨特結構設計,實現對氣、液、固三相的調控,這是優勢:
氫燃料電池(主要應用)在質子交換膜燃料電池(PEMFC,氫燃料電池的主流技術路線)中,碳紙是氣體擴散層(GDL)的基材,位于“膜電極(MEA)”與“雙極板”之間,是燃料電池發電的“關鍵橋梁”,具體功能包括:氣體傳輸:多孔結構(孔隙率30%-50%)可均勻分配氫氣/氧氣到膜電極表面,確保反應氣體充分接觸催化劑;電子傳導:高導電性(體積電阻率<10mΩ?cm)可將反應產生的電子傳導至雙極板,形成外部電流;水管理:經聚四氟乙烯(PTFE)疏水處理后,可排出反應生成的水(避免電解液“水淹”催化劑),同時防止電解液滲透;散熱與支撐:良好的導熱性可帶走反應熱量,避免局部過熱;機械強度可支撐膜電極,防止組裝時破損。目前,車用氫燃料電池(如豐田M、國內比亞迪氫能車)、便攜式燃料電池(如無人機、應急電源)均依賴高品級碳紙,且對碳紙的“薄型化(厚度0.1-0.2mm)、低電阻率、高抗折性”要求極高。碳紙的產業化與定制化優勢低成本、易改性、規模化。

專有碳纖維的結構與性能調控。近20年碳纖維制備和表面改性的基礎研究、中試放大、工程化的研究經歷,對碳(炭)材料的結構、設備及工藝有深刻理解。專有的配方與材料匹配。擁有專有碳纖維表面上漿劑、碳纖維可控分散/凝聚、碳紙粘結劑的自主知識產權,可制備出超薄(6g/m°)口分散均勻的碳纖維原紙。自主設計、定制的設備。專有碳纖維連續化處理裝置、碳纖維原紙浸膠及壓制裝置、高溫熱處理、疏水改性等設備全部自主設計、定制,以達到碳紙制備的精細的工藝要求。研發體系和研發隊伍。擁有一支過硬、經驗豐富的研發團隊,擁有完備的基礎研究、技術開發、器件組裝與性能評價平臺,響應市場需求,產品持續迭代。碳紙是氣體擴散層重要的基底。四川碳紙
碳紙的基材(如聚丙烯腈基、瀝青基碳纖維)經高溫碳化(通常 1000-1500℃)后,碳纖維石墨化程度高。遼寧氫燃料電池用碳紙
作為氣體擴散層的基材,碳紙的制備,除了準備原料、打漿抄紙、浸漬、固化這些步驟,還需碳化、石墨化處理。而氣體擴散層的制備一般稱為抄紙制程,在制程中還必須改善碳紙原料特性、導電性以及化學安定性。其方法為以碳纖維紙為基礎再添加碳復合材料混合后熱處理,其制程中還可以添加適當的中間原料并配合使用的特性研發出相同的碳紙。方法為以碳纖維紙為基礎再添加碳復合材料混合后熱處理,其制程中還可以添加適當的中間原料并配合使用的特性研發出相同的碳紙。碳紙在造紙階段前必須先將連續長絲纖維切斷成為3~12mm之間的短纖維段,組成短纖維段后的制程依序分為1.抄紙,2.含浸復合樹脂,3.熱壓成形,4.碳化處理以及5.石墨化處理。復雜的工藝決定了碳紙是當前制約我國氫燃料電池領域發展的基礎材料,受制于碳纖維、碳纖維原紙、石墨化和后處理等復雜工藝及裝備,我國至今未能實現量產碳紙。目前可應用在燃料電池氣體擴散層的碳紙生產廠商有TORAY、SGL、Ballard、Avcarb、中國臺灣碳能等公司。因此,碳紙也被稱之為燃料電池材料國產化的“一個壁壘”。遼寧氫燃料電池用碳紙
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