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气体扩散层材料,是国产化突破对燃料电池成本降低的“领路人”!

气体扩散层材料,是国产化突破对燃料电池成本降低的“领路人”!  

在质子交换膜燃料电池中,气体扩散层的主要作用是支撑催化剂,以及为参与反应的气体和生成的水提供传输的通道,是膜电极的关键组成材料之一,其国产化突破与量产,对中国燃料电池的成本降低与推广应用具有重要价值。气体扩散层材料,是国产化突破对燃料电池成本降低的“领路人”!

什么是扩散层:

气体扩散层(Gas Diffusion Layer)由基底层和微孔层组成,其中基底层材料大多是多孔碳纸或碳布,微孔层通常由导电炭黑和憎水剂构成,成本通常占据燃料电池的20-25%。

 

气体扩散层所用的碳纸初坯的制备方法可分为湿法和干法。湿法制备的碳纸具有良好且均匀的大量孔隙,能够通过调节酚醛树脂的量来控制孔隙率的大小,有利于加工成满足实际需求的碳纸。

主要类型:

 

气体扩散层材料按照基材的不同主要由碳纤维纸基材,碳布基材和金属基材等类型。其中碳纤维纸凭借制造工艺成熟、性能稳定、成本相对较低和适于再加工等优点,成为目前商业化的首选材料。

性能要求:

1.存在于双极板以及触媒层之间,电化学反应时,高电流密度为2A/cm2,有高电腐蚀性,必须具备抗腐蚀性;

2.充当氢气/氧气或者甲醇/空气扩散至触媒层反应的媒介,必须为多孔性透气材料;

3.扮演电流传导器,必须为高导电的材料;

4.反应进行时为放热反应,过热将对质子交换膜造成伤害,气体扩散层必须为高导热材料,将热导出,避免质子交换膜破损,;

5.燃料电池反应生成水会造成性能下降,因此气体扩散层要能将水导出,疏水性要高;

 

6.提高燃料电池效率,增加燃料电池使用寿命。

未来市场规模的预测:

 

据Value Market Research预测,2024年全球燃料电池市场规模为将达到166.4亿美元,其中燃料电池用气体扩散层的市场规模为33-42亿美元。

           应用案例

 

军工:世界上第一艘以燃料电池为AIP动力的德国U-31号潜艇…

 

航空:Alaka'i Technologies公司推出的依靠氢燃料电池驱动的飞行器Skai…

新能源汽车:丰田于2014年12月15日在日本正式上市的氢燃料电池车Mirai…

 

 

 

 

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