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导电碳纸专用酚醛树脂

导电碳纸用酚醛树脂

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    福建 厦门 集美区 珩田路456号
产品特性:导电碳纸用产品名称:导电碳纸专用酚醛树脂类别:通用级
用途:导电碳纸品牌:福建天利产商/产地:福建
是否危险化学品:否是否进口:否产地:福建
牌号:酚醛树脂形状:液体

  导电碳纸用酚醛树脂

微孔层导电碳纸用酚醛树脂


碳纸的工艺难点

气体扩散层位于流场板和催化层之间,在燃料电池中起到收集电流、传导气体、支撑和稳定电极结构、水管理等作用。要做好气体扩散层,首先需要有一个好的气体扩散层材料。气体扩散层由基底层和微孔层构成,其中构成基底层的材料一般为碳纸、碳布等,通常气体扩散层厚度为 100~400μm。目前国内较难实现大规模量产碳纸,主要是受制于碳纤维石墨化和后处理等复杂工艺及设备问题。


碳纸是气体扩散层材料的主流选择,将碳纤维做成碳纸的过程是气体扩散层生产的核心难点之一,需满足材料具有轻质、孔隙率均匀、导热导电性优异、耐腐蚀、憎水性强等特点。此外,碳纸需具备一定的机械强度,以保障质子交换膜燃料电池的安装和使用,从而稳定电极结构,提高电池的寿命。


碳纸国产自主的重要性已无须多言,其生产技术***程度上决定了产业化进程。
在制造工艺方面,碳化、物料分散及高温石墨化是核心步骤。

  • 碳化是将有机聚合物经过纺丝和稳定后,在温度高达1100℃-1350℃的惰性气体中进行。碳化去除了碳纤维中的挥发性物质,如氢气、氮气和氧气、水等,制成碳质量分数在***的碳纤维制品。其难点在于碳材料本身很容易受到氧化、碳化等化学反应的影响,在高温高压的制备过程中,难以控制其他杂质和缺陷对材料性能产生的***影响。

  • 物料分散指将碳纤维进行分段剪切并在专门的溶液中进行分散,碳纸成型后,再经过树脂浸渍和硫化。短切碳纤维分散效果的好坏会直接影响到基底层的均匀性,从而影响燃料电池性能。在分散工艺中,需要格外注意材料的孔径和孔径分布是否可控。

  • 碳纸的石墨化阶段非常重要,石墨化可***碳纸的导电性、导热性以及力学性能等。此工序需要在2000℃以上的高温下制备,设备和工艺成本较高,目前主要由国外企业垄断,国内还需积极推进高温石墨化设备的全面本土制造。

当前气体扩散层技术创新方向主要集中在控制成本、提高碳纸的机械强度、增强气体传输性能、加强排水、控制渗透深度、平整度,增强导电、导热性,减缓功能衰减等,力争早日实现大批量生产。

碳纸的功能

碳纸是燃料电池气体扩散层(GDL)中一项不可或缺的基底材料, 扮演着膜电极(MEA)与双极板之间的沟通桥梁角色。


其主要功能包括:

1. 气体通道:引导气体从双极板的导流沟槽到触煤层;

2. 催化剂载体及水阻挡层:把反应式产生物-水排除于触媒层之外,避免淹水问题,***催化剂利用率;

3. 电子通道:集流双极板和催化剂层之间的电子导体;

4. 散热通道:在燃料电池反应时具有散热功能;

5.支撑架构: 足够的强度支撑MEA当其因为吸水过多而变形时。


国内生产企业


1、上海碳际


是一家致力于能源电池核心材料国产化的硬科技创业公司,专注于燃料电池和制氢电池用的炭纸和气体扩散层技术和产品,已完成数千万元 A 轮融资。并且,上海碳际通过不断自研改进工艺装备技术,成功解决量产过程中炭纸和GDL材料不均匀、不稳定的难题。
2022年12月,自主量产制造的国产化炭纸(TANJI? CPM19)实现成卷交付出货,这标志着国内企业***实现全国产炭纸的卷对卷、批量稳定制造。同时在2024年3月份,碳际公司的炭纸产品顺利出口至欧洲企业一千余平,这也是中国企业***次将炭纸产品反向出口到国外公司。


2、上海嘉资

上海嘉资新材料有限公司长期专注于碳纤维复合材料的研发与设计,产品涉及燃料电池用气体扩散层产品、质子交换膜电解水制氢用碳纸碳毡产品、液流电池用碳毡产品、飞机及乘用车用刹车盘产品。


目前公司已掌握了干法成纸技术,并具备了从碳纸原纸到气体扩散层的全流程批量生产能力。公司于2017年便成功批量制备出了***代碳纸产品,2019年量产的第五代碳纸产品完全满足了氢燃料电池对核心材料气体扩散层应用方面的全部技术要求。同时,公司具备电解水制氢用碳纸产品和液流电池用碳毡产品生产能力和产线。


3、金博股份

2021年8月金博氢能投资约3,000万元,用于氢燃料电池相关材料等的研发、生产。2022年6月9日,金博股份发布公告,与神力科技就氢燃料电池领域应用的碳纸、柔性石墨极板达成战略合作。金博股份正在建设每年30万平方米的产能,片状碳纸将于2022年投产、2022年底形成销售,卷状碳纸将于2023年上半年投产。

4、国科领纤新材料(常州)有限公司


2023 年成立,由中科院山西煤化所孵化。该公司专注于碳纸及碳复合材料的生产,致力于打破国外企业在氢燃料电池关键材料领域的垄断,实现关键材料的自主可控。其在 2023 年完成了种子轮融资和***天使轮融资,2024 年又完成了数千万元新一轮融资,融资资金主要用于产线建设。国科领纤成为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。
5、国氢科技


国家电投集团氢能科技发展有限公司(以下简称国氢科技),是国家电投直属的专业从事氢能的科技型企业,在核心材料部件、关键辅机、燃料电池及制氢设备方面全面布局,已实现燃料电池从材料到产品完全自主化。

2023年11月7日,国氢科技两款“斯帛”系列碳纸产品正式发布!“斯帛”系列碳纸SB-CP150、SB-CP190,由国氢科技自主研发制造,产品理化性能***,机械强度高,导电性能强,透气性优异,表面平整,厚度精准可控且均一性良好。经过燃料电池和制氢设备充分应用和严格测试验证,具备较高的适配性和优异的性能表现,稳定性良好。

年产30万平“斯帛”碳纸产线在国家电投华南氢能产业基地完成建设并实现投产。该产线为国内首条超高温、大幅宽碳纸自主技术量产线,产线各环节设备全部国产化,工艺技术完全自主化,已完全打通碳纤维分散、抄纸制毡、碳纸成型等主要工艺环节,产品批量生产一致性优越,原材料供应安全可控。

6、骊能新能源

骊能新能源由美锦能源与***科学家张久俊院士联合创立,致力于解决氢能产业“卡脖子”关键核心材料环节,通过技术创新和规模化生产,推动氢能产业的快速发展,为我国能源结构的转型升级贡献骊能力量。公司主要产品包括燃料电池新型气体扩散材料(GDL),制氢电解槽水气扩散材料,液流储能电池扩散材料等,致力于成为氢能核心材料领域的***企业。

7、仁丰特材

山东仁丰特种材料股份有限公司成立于2006年,拥有丰富的湿法抄造和特种材料生产经验,熟悉涂布及热压工艺,已申报氢燃料用炭纸相关发明***8项,形成了自主知识产权。仁丰特材150万m2/年气体扩散层GDL生产线已列入淄博市“十四五”氢能产业重大示范及山东省能源领域重点技术攻关项目,现一期50万m2产线已建成投产。

8、宿州天尚安能碳纤维科技有限公司

2023年11月7日,在安徽宿州市新能源碳材料产业创新发展对接会暨2023年天尚碳纸新产品发布会上,正式发布厦门大学能源学院郑志锋教授团队研发的高性能碳纸新产品。据报道,该团队已经实现年产10万m?碳纸(片材)生产线的建设和高性能碳纸产品的生产。

9、中国制浆造纸研究院有限公司

在 2023 年,该公司宣布与广东冠豪高新技术股份有限公司签订氢燃料电池用纸基碳纤维材料技术合作协议,计划当年内实现产品落地1。这显示出其在碳纸领域积极进行探索和布局,致力于推动碳纸的国产化发展。随着国内燃料电池市场的不断壮大,对于碳纸的需求也在逐步增加,该公司的相关举措对于打破国外在这一领域的垄断、实现关键材料的自主可控具有重要意义。  

10、湖南隆深氢能科技有限公司


2024 年 7 月,湖南隆深氢能科技有限公司申请了 “碳纸干燥控制方法、系统、碳纸生产设备及存储介质” 的***1。并且在 2023 年 12 月 8 日,该公司还申请了“一种机械性能优异的燃料电池用碳纸及其制备方法和应用”的***。其制备的碳纸在机械性能和导电性能方面表现优异。此外,该公司作为一家专业从事燃料电池和 PEM 电解槽专用设备及产线的研发、生产与销售的国家高新技术企业,拥有碳纸疏水处理生产线等相关生产设备和产线。


11、上海碳动新能源科技有限公司

上海碳动新能源科技有限公司(简称“碳动新能源”)气体扩散层生产设计规模为年产100万平米,2023年已建规模化卷对卷产能50万m?,同时建造50万m?的二期预留车间,2023年还推出了批量化、卷对卷碳纸产品,水冷堆用气体扩散层、空冷堆用气体扩散层、PEM/AEM电解槽用气体扩散层等其他特殊应用场景的气体扩散层。

国际市场上,几大碳纸厂商包括美国AvCarb、日本东丽、德国SGL等。东丽和SGL的产品价值链始于自己生产的碳纤维碳纸,一直到微孔层MPL涂布,具备深厚的基础碳材料开发和规模化生产能力,是国际气体扩散层市场的***。


“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。”国科领纤创始人吴刚平博士表示。
国产碳纸标准化需要落实碳纤维材料的全国产化、生产设备的自研国产化、设备工艺能耗控制、水气管理能力、***能力以及产品均一性等一系列问题。
实现碳纸标准化工作,首先需要规范、完善碳纸测试方法,以适应实际工作。针对材料耐久性、亲疏水性和透气性等方面,制定合适且统一的评价标准。同时,探索更加精准的标准化作业体系,保障批量化产品的均一性、稳定性和性能的优异性。
“国产的气体扩散层要取得商用突破,最关键的还是要解决供应链管理和质量控制这两大核心问题。”一名膜电极企业高层指出,气体扩散层只有从碳纤维层面打通碳纸的国产化,才具备自主化优势。
而此前国内受制于市场需求量低、技术不成熟等多方面原因,暂未实现碳纸及气体扩散层的规模化生产,近年随着国内燃料电池市场的壮大,国产碳纸及气体扩散层也迎来发展契机。
根据相关测算,车用市场对气体扩散层的需求将在2025年达到100万平方米,并在2030年进一步突破2000万平方米的里程碑,原材料碳纸的巨大需求将逐步释放。
多方企业加速追赶的局势下,相信碳纸的国产化壁垒将被一一***。



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