氢燃料电池用碳纸及气体扩散层
2023-12-16 12:08:47
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技术领域： 前沿新材料
所在地区： 山西省/太原市/迎泽区
技术成熟度： 暂无
转让方式： 技术入股
交易价格： 面议
联系人： 朱宏
联系人电话： 139****7826
所属单位名称： 中国科学院山西煤炭化学研究所
单位简介：
中国科学院山西煤炭化学研究所面向国家能源与国防安全战略需求，面向经济主战场，聚焦国家碳达峰、碳中和战略部署，以协调解决能源利用效率与生态环境问题和突破制约国家战略性新兴产业发展的先进材料瓶颈为目标，围绕煤炭高效低碳利用、炭基新材料制备与应用、氢能与燃料电池核心关键材料、污染物协同控制及废弃物资源化利用四个主攻方向开展定向基础研究、关键核心技术攻关和重大系统集成创新，在煤制油，碳纤维等领域取得了重大成果，为国家洁净能源与先进材料技术研发与产业化做出了突出贡献，已发展为在国际相关领域具有重大影响力的现代化专业研究所。
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成果详情 氢能是未来新能源发展的必然趋势，发展燃料电池技术是国家科技发展的重要战略方向，其中氢燃料电池汽车相对于纯电动车具有加注时间短、续航里程长、低温环境适应性强等显著特点，氢燃料电池汽车主要适用于固定路线、高载重、中长途、高/低温严苛环境的应用场景。
预计未来十年是氢燃料电池汽车快速增长的时期，2032年全球氢燃料电池汽车销量将达到500万辆，年市场容量达到25000亿元，碳纸的全球累积市场规模可达600亿人民币。
电堆在燃料电池系统成本中占比达到65%左右，而气体扩散层在电堆中成本占比将近21%，碳纸作为气体扩散层基材是燃料电池领域的核心基础材料。当前我国氢燃料电池气体扩散层用碳纸主要依赖于进口，国产碳纸未实现量产，制备高性能国产化碳纸对燃料电池性能优化和成本降低具有重要意义。
本项目以碳纤维为原料，利用DLVO理论、空间排斥理论、高分子可延性固化、高温催化等原理，经过短切、湿法抄造、浸胶、固化、碳化、石墨化等过程制备新型高性能碳纸。已形成如下创新技术：通过分子开关控制技术，使碳纤维实现可控分散/凝聚，保证碳纤维纸的均匀性，有利于回收再用；通过独特的热固化成型技术，保证碳纸的高强度、表面平整；通过独特的碳纤维焊接技术，既可保证碳纤维纸的导电性，也可保证其孔隙率不受影响；通过催化石墨化技术，有效降低能耗，提高产品市场竞争力。
自主研发燃料电池用碳纸，具有多孔、透气、高导、高强度等多种优点，密度0.3～0.45g/cm3，厚度120～250μm，面内电阻率≤8.0mΩ∙cm，垂直向电阻率≤80mΩ∙cm，垂直向透气率≥2000mL∙mm/（cm2∙h∙mmAq），孔隙率≥75%，拉伸强度≥20MPa，与市场同类产品性能相当。经过自制气体扩散层制备及膜电极性能应用评价，可以与日本东丽公司同类碳纸产品相媲美。
本项目已完成中试验证任务，在国内属首次完成从连续纤维处理、原纸生产、碳纸生产的全流程技术验证，项目目前正在进行产业化示范建设阶段。
本项目技术团队拥有氢燃料电池用碳纸制备技术的完全自主知识产权。
知识产权情况 暂无
应用效果及市场前景 暂无
技术优势 暂无
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