氫燃料電池氣體擴散層(GDL)選型指南

碳纖維布,碳能科技

目前多數(shù)以日本東麗、德國科德寶、西格里(SGL)等國外供應商為主,國內(nèi)也有部分廠商可以小批量供貨了,如深圳通用氫能、臺灣碳能、江蘇氫電、江蘇清能、上海河森電氣、濟平新能源等。下面我們就從生產(chǎn)工藝、國標要求以及企業(yè)提供參數(shù)層面做一些選型說明。
一、GDL生產(chǎn)工藝簡介
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在正式開篇GDL如何選型之前,我們先簡單了解一些GDL的制取過程,下面是一張GDL制取的典型工藝圖??梢院唵螝w結(jié)為有機纖維碳化—造紙/織布工藝—石墨化—疏水處理—造微孔層五個階段。
氫燃料電池氣體擴散層(GDL)選型指南
二、國標解讀
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根據(jù)GB-T 20042.7—2014《?質(zhì)子交換膜燃料電池?第7部分—碳紙?zhí)匦詼y試方法》的定義,共定義了八項關(guān)鍵指標,分別為:
  1. 厚度均勻性
  2. 機械強度。細分為抗拉強度、抗彎強度、壓縮特性三個指標。
  3. 電阻率。單位為mΩ?? cm ,分平面方向和垂直方向兩個值。
  4. 透氣率。單位為毫升毫米每平方厘米小時毫米示柱[mL ? mm/(cm2 ? h ? mmHg)]。
  5. 孔隙率。炭紙孔隙體積占其總體積的百分率。
  6. 表觀密度。炭紙質(zhì)量與表現(xiàn)體積的比值,單位為克每立方厘米(g/cm3)。
  7. 面密度。炭紙質(zhì)量與表現(xiàn)面積的比值,單位為克每平方厘米( g/cm2 )。
  8. 粗糙度。
特別說明:
  1. 國標在附件C中特別提到一個導熱系數(shù)(W/(m ? K) ),細分為垂直方向?qū)嵯禂?shù)和水平方向?qū)嵯禂?shù),但是在正文部分沒有做詳細說明。但這對GDL來說也是一個很重要的指標。
  2.  
    兩個銅電極本體電阻、炭紙與電極間接觸電阻總和。

     

三、企業(yè)提供參數(shù)
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下面分別是來自國內(nèi)通用氫能、國外西格里、東麗的不同規(guī)格性能參數(shù)表:
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通用氫能GDL性能參數(shù)表
說明:基本上有對照國標項目提供參數(shù),但有些參數(shù)是和GDL幾何尺寸(厚度)相關(guān);另接觸電阻需要適配測試,單獨提供僅能作為參考;孔隙率以及透氣率最終可以用氣通量來表征。當然作為MEA的重要組成部分,最終的一些性能需要組成單體電池才能完整體現(xiàn)。以上參數(shù)僅能作為基本選型依據(jù)。另還有比較重要的一個參數(shù)導熱系數(shù)本參數(shù)表未明確說明。
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西格里碳紙參數(shù)表
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東麗碳紙參數(shù)表
說明:從西格里和東麗的產(chǎn)品參數(shù)表來看,相對提供信息更完整,幾乎可以和國標提列項目相對應,當然我們國標制定也有參考相關(guān)國外成熟產(chǎn)品規(guī)格。
結(jié)語:
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對于一個MEA模組的一個部件,有些性能需要組堆后看單電池的極化曲線才能完美表征。以下是通用氫能產(chǎn)品的一個極化曲線對比圖,僅供大家參考。
氫燃料電池氣體擴散層(GDL)選型指南
所以對于GDL選型我們只能基于基本參數(shù)選型后,更多需要在單體電池狀態(tài)下實測才能比較完整體現(xiàn)產(chǎn)品性能。
來源: 氫眼所見

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作者 li, meiyong

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