氫燃料電池有四大關(guān)鍵材料，分別是催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層以及雙極板，它們?cè)跉淙剂想姵刂衅鸬街陵P(guān)重要的作用。其中氣體擴(kuò)散層主要起到支撐、導(dǎo)電、傳質(zhì)、導(dǎo)熱等作用。
可能很多人對(duì)氣體擴(kuò)散層不是很了解，本文給大家剖析一下氣體擴(kuò)散層的材料及結(jié)構(gòu)。
一、氣體擴(kuò)散層材料
碳纖維：通過精煉油獲得丙烯腈，然后將丙烯腈紡絲，預(yù)氧化、低溫碳化、高溫碳化，得到碳纖維。
碳纖維紙：由具有高拉伸強(qiáng)度的碳纖維制成，通過樹脂膠將碳纖維牢固連接在一起，通過抄紙技術(shù)制備碳纖維紙。
碳紙：通過對(duì)碳纖維紙進(jìn)行填孔等處理，然后低溫?zé)崽幚?、低溫碳化、高溫碳化、石墨化，制備得碳紙?
碳紙主要特點(diǎn)：
- 耐腐蝕性：碳紙經(jīng)過高溫?zé)崽幚淼奶紭?gòu)成，因此雜質(zhì)含量極低，并且具有出色的耐腐蝕性。
- 高導(dǎo)電性：碳纖維更牢固地與碳鍵合，從而產(chǎn)生更好的導(dǎo)電性。
- 優(yōu)異的透氣性：其高孔隙率使氣體平穩(wěn)地流過碳紙。
- 高強(qiáng)度：碳紙薄，非常結(jié)實(shí)，并具有出色的壓縮特性。?
- 表面光滑：由于碳纖維沿表面方向定向，因此該材料具有非常光滑的表面，與紡織品不同，幾乎沒有不規(guī)則性。碳紙是一種可靠的材料，其特性在極端條件下保持穩(wěn)定。它的重量輕，使得任何由這種材料制成的東西都明顯更 省油、更靈活。?
氣體擴(kuò)散層：碳紙加上疏水處理、微孔層得到氣體擴(kuò)散層。
二、氣體擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)
氣體擴(kuò)散層并不是單純的一個(gè)碳紙，而是基底層MPS+微孔層MPL，還要進(jìn)行疏水處理。
圖出自通用氫能演講PPT
其中基底層的種類可以有碳纖維布、碳纖維紙、金屬網(wǎng)等，目前業(yè)界以碳纖維布為應(yīng)用、研究主流；微孔層的種類有炭黑、石墨烯、碳納米管等；疏水劑有FEP、PTFE、氟基材料等。
氣體擴(kuò)散層制備工藝流程：碳紙—連續(xù)疏水浸漬—多級(jí)熱工藝處理—微孔層分散與涂布—性能測(cè)試—最終出貨。
三、氣體擴(kuò)散層未來發(fā)展方向
控制成本，實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，提高性能就是氣體擴(kuò)散層未來的發(fā)展方向。國內(nèi)的氫燃料電池發(fā)展要市場(chǎng)化，就離不開降成本。氣體擴(kuò)散層長期是進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化就是一個(gè)可行并且業(yè)界正在積極嘗試的降成本路線。同時(shí)，提高性能，減緩材料衰減也是必行路徑。
以上內(nèi)容節(jié)選自艾邦第一屆氫燃料電池產(chǎn)業(yè)論壇演講回顧 通用氫能?肖鵬永?銷售總監(jiān) 《高性能氣體擴(kuò)散層批量化制備技術(shù)探索》，完整版視頻請(qǐng)關(guān)注公眾號(hào)：艾邦氫科技網(wǎng)（ID：htech360），發(fā)送關(guān)鍵詞：20221021
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