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氢燃料电池气体扩散层企业13强盘点

日期:2023-06-08    来源:氢电邦

国际氢能网

2023
06/08
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关键词: 氢燃料电池 燃料电池膜电极 气体扩散层

气体扩散层(GDL)是燃料电池膜电极的重要组成部分,位于流场和催化剂层之间,是支撑催化剂层和收集电流的重要结构,同时为电极反应提供气体、质子、电子和水等多个通道,对燃料电池的耐久性和可靠性具有非常重要的意义。

性能良好的气体扩散层需满足:多孔均质结构,透气性能好;导热导电能力强;表面平整、机械强度高、柔韧性好,利于膜电极的制造和长期使用的结构稳定性;适当的亲水/憎水平衡,防止过多的水分阻塞孔隙而导致气体透过性能下降;耐腐蚀,化学稳定性好。

气体扩散层由支撑层和微孔层组成,支撑层材料主要为多孔的碳纤维纸、碳纤维织布、碳纤维无纺布及碳黑纸,微孔层通常是由导电炭黑和憎水剂构成,作用是降低催化层和支撑层之间的接触电阻,使反应气体和产物水在流场和催化层之间实现均匀再分配,有利于增强导电性,提高电极性能。其中碳纤维纸具备制造工艺成熟、性能稳定、成本相对较低等优点,成为支撑层的首选。而碳纤维布编织(结构存在缺陷易变形)、无纺布(工艺复杂、强度和耐用性不达标)、碳黑纸(脆性大、强度低)均有优化空间。

支撑层比较成熟的产品有日本的 Toray、德国的 SGL 和加拿大的 AVCarb 等。东丽占据较大的市场份额,且拥有专利较多,产品具有高导电性、高强度、高气体通过率、表面平滑等优点。我国对碳纸的研发主要集中于中南大学、武汉理工大学等高校,还有台湾碳能科技。碳能科技的碳纸不像前面几家(主要供应航天、汽车等领域),生产燃料电池膜电极专用碳纸,价格较低但是性能也相对较差。国内江苏天鸟具备优秀的碳纤维织物的生产能力,但可惜的是但由于燃料电池市场太小,尚无量产计划。

除了改进气体扩散层的导电功能外,近些年对气体扩散层的传质功能研究也逐渐引起人们重视。日本丰田公司为了减少高电流密度下的传质极化,开发了具有高孔隙结构、低密度的扩散层,扩散能力比原来提高了 2倍,促进了燃料电池性能的提高。此外,微孔层的水管理功能逐渐引起研究者的重视,通过微孔层的修饰、梯度结构等思想,可以一定程度上改进水管理功能。

下面小编针对气体扩散层企业做了整理,以供大家参考,以下排名不分先后,如有遗漏,欢迎补充。在阅读本文前,欢迎识别二维码加入我们的交流群。

1.德国SGL

德国西格里(SGL)是德国SIGRI股份有限公司和美国大湖碳素公司于1992年合并而成,德国西格里(SGL)是全球领先的碳素石墨材料及相关产品制造商之一,拥有从碳、石墨产品到碳纤维及碳碳复合材料在内的完整生产线,其产品在钢铁、炼铝、汽车制造、化工、电子半导体、光伏和LED产业、锂离子电池等行业具有广泛应用。在风能、航天航空、国防工业等领域的碳素石墨材料及其相关产品的应用也呈上升趋势。西格里集团在全球拥有超过40个生产基地,市场及服务网络覆盖100多个国家。

德国西格里(SGL)于1998年进入中国,集团旗下中国业务主要分布在上海,由上海西格里东海碳素有限公司、西格里特种石墨(上海)有限公司、西格里石墨技术(上海)有限公司及其生产基地组成。

2.日本东丽

日本东丽集团是世界著名的有机合成、高分子化学、生物化学为核心的高科技跨国企业,其主要产品有各类纤维、功能性化工产品、碳纤维复合材料等。

东丽是目前碳纤维铺层的唯一一家具有稳定批量供应能力的公司,其高强度碳纤维产品已应用于丰田Mirai的高压储氢瓶。

东丽的碳纸技术研发从1982年开始,并在2005年开发出碳纸卷。随后于2008年,东丽利用碳纸开发技术开始开发气体扩散层(即具有MPL涂层的碳纸)。

3.三菱化学

GDL(燃料电池用气体扩散层基础材料)将氢气和空气作为燃料提供给电极(催化剂),收集电极上的化学反应所产生的电子,保留电解质膜中的水分并排出产生的水分,是一种具备多种作用的多功能材料。除了透气性和导电性之外,还需要满足耐酸性和机械强度等多种要求,一般使用碳纸和碳布。

4. 美国AvCarb

AvCarb成立于1950年,公司总部位于美国马萨诸塞州的洛厄尔市(Lowell),负责包括碳材料制造、热处理以及产品涂层在内的环节,并拥有国际标准组织ISO9001认证、TS16949认证。GDL是AvCarb在新能源领域的主要产品。自2000年起,AvCarb开始GDL材料的研究并参与相关DOE计划,进行高性能GDL开发,并对全球燃料电池制造商供应GDL。

20多年来,AvCarb参与了各式燃料电池的发展与应用,也积累了庞大的数据资料库以及高水平的性能表现。公司曾经是巴拉德的子公司,后来分割出来后,目前仍是巴拉德GDL的唯一供应商,并持续与其他全球领先的厂商进行合作及供货,客户范围覆盖北美、欧洲及亚洲(中国、韩国及日本)。AvCarb持续维持着良好的供货纪录以及高良率,因而被认为是业界最具价值的气体扩散层产品选择。

5.科德宝集团

科德宝是全球领先的非织造布供应商。基于其高科技产品组合,科德宝为所有聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC) 和直接甲醇燃料电池 (DMFC) 应用提供 GDL 材料。

GDL 材料的卓越特性:科德宝 GDL 材料具有高导电性和导热性,保护膜免受潜在的穿刺损坏,允许在 MEA 制造中进行安全且高效的下游加工,并根据燃料电池运行条件为优化质量传输而量身定制。这种优化确保向催化剂层提供足够的氢气和氧气(空气)气体反应物。同时,必须控制气态和液态产物水的运动,以保持催化剂位点对反应物开放,同时防止膜变干。

2022年9月26日, 科德宝高性能材料集团(简称“科德宝”)与一家全球汽车一级供应商签订了一份大批量多年期合同,为这家领先的汽车供应商生产燃料电池系统的核心堆提供 高性能气体扩散层。高性能气体扩散层主要应用在中型和重型商用汽车以及公共汽车当中。

由此,科德宝正在推动客户端全球燃料电池的发展,从而也加速了燃料电池堆量产的突破。

6. 深圳通用氢能

深圳市通用氢能科技有限公司成立于2018年,公司以氢能为基础,以燃料电池为核心,围绕新能源产业,致力于燃料电池关键材料的研发与制造,致力于燃料电池成本降低,快速推动燃料电池的发展。 通用氢能在技术、人才团队、生产、管理等各方面拥有自己的优势。

公司拥有世界顶级的燃料电池院士团队,专家团队成员有在世界知名大学、知名燃料电池研究机构或知名的燃料电池公司工作多年的经历,在燃料电池关键材料的研发都掌握核心技术,都拥有推动中国燃料电池发展的共同信念。

公司将建成国内首条连续化气体扩散层成品生产线,建设世界首条连续化生产DMD与质子交换膜生产线,及催化剂和膜电极生产线,主打燃料电池气体扩散层、质子交换膜、催化剂和膜电极产品等,并进行相关产品的多元化,满足各类燃料电池车、无人机、轨道交通、电站等要求。

7.华谊集团

2020年4月,上海华谊集团与VIBRANT EPOCH LTD正式签署合作框架协议。根据协议,双方将成立中国合资公司,在中国完成燃料电池GDL气体扩散层用(碳纸/碳布)生产线的建设,致力使合资公司成为国内技术领先、供应稳定、最具竞争力的燃料电池电堆核心材料供应商。

根据协议,为了促进科技创新,加快氢能产业“气体扩散层用碳纸/碳布”发展和进步,运用成熟的科技、优秀的人力等资源以及先进稳定的技术成果,在中国建立“气体扩散层用碳纸/碳布”生产基地,双方将发挥各自优势,通过多种形式开展全面合作,共同推进双方的项目合作共赢,目标实现商业化产能 30万 /年。

8.济平新能源

济平新能源作为国内首家能够量产催化剂和气体扩散层的公司,其投产标志着国内企业首次打破氢燃料电池关键核心材料催化剂和气体扩散层的国际垄断,实现自主量产。

9.台湾碳能科技

碳能科技CeTech成立于2006年9月,志在发展一个“洁净的能源技术(Clean Energy Technology)”,我们以碳素材料及高温技术,应用于能源科技,特别是无污染之燃料电池、大型储能系统 Vanadium Redox-flow Battery(VRB, 全钒氧化还原液流电池) 及高阶电子产品热管理元件。碳能科技位于台中,主要在研发与生产销售气体扩散层(Gas Diffusion Layer, GDL),为市面所称之碳纤维纸与碳纤维布(Carbon paper and carbon cloth),以及VRB电极材料,即石墨毡(Graphite felt),并于2012年10月正式推出高导热人工石墨片(Synthetic Graphite Sheet),作为高阶智慧型手机用的导热、散热元件,已正式供货给多家国际级智慧型手机大厂。

碳能科技有专精之技术团队,提供高品质与高效能之产品,并且有市场竞争力。目前气体扩散层(GDL)与人工石墨片(Synthetic Graphite Sheet)乃为碳能科技首重之发展产品,尔后碳能科技将逐步研发碳与石墨材料相关新技术,以符合顾客所需及领导市场方向。

10.上海河森电气

上海河森电气有限公司成立于二○○三年六月,是一家专业从事燃料电池专用材料开发销售、燃料电池及其专用设备代理销售的科技型民营企业。多年来,公司以大力促进中国燃料电池产业发展为己任,集聚一批经验丰富、锐意创新的行业人才,坚持专业化的发展策略,自行成功开发了碳纸、碳布等燃料电池专用高性能气体扩散层产品和铂系列、铂钌系列燃料电池专用高性能催化剂产品并顺利实现批量生产。同时,公司也凭借自身的技术实力和行业经验,受邀成为Horizon燃料电池系统、FCT测试设备等世界知名燃料电池产品及专用设备在国内的销售代理,长期的高效服务已获得合作伙伴和国内众多客户的肯定和赞誉。

11.淄博百纳新材料

淄博百纳新材料科技有限公司(Bannor Industrial Co.,Ltd)位于淄博新区金融中心,是一家充满朝气与潜力的高新技术企业。

公司与欧洲、美国多家纤维材料公司有广泛的合作,致力于欧美造纸设备及耗材、特种纸和湿法无纺布工艺技术在国内的推广,是欧美技术和中国设备的完美结合,高效益和低投资的绝佳选择。

在欧美造纸设备及耗材方面,公司主要代理德国AKUSTRON仪器设备、德国人造纤维、德国成型网、瑞士涂布设备等。

在生产高性能纸张和湿法无纺布技术方面,我公司有丰富的经验,主要集中在如下产品:结构复合材料、电池隔板纸、超级电容器纸、燃料电池用纸、电绝缘材料、造纸成型网、聚酯成型网、高性能涂布机、羊皮纸、过滤纸(材料)、家具装饰、耐磨纸、壁纸无纺布(带纺织效果)等。

12.金博碳素股份有限公司

2021年8月金博氢能投资约3000万元,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,金博股份与上海神力科技有限公司达成战略合作意向并签署了《战略合作协议》。

13.上海碳际

上海碳际是一家氢燃料电池炭纸核心材料研发商,公司目前聚焦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,致力于推出平台型的炭纸和气体扩散层产品,根据公司已定义出的产品矩阵,炭纸系列产品包括:CPM16/CPM19/CPM25等,GDL系列产品包括:HP16/HP18/HP21/HP28等。


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