微孔層(MPL)由導電材料(如炭黑、碳納米管、碳與金屬的復合材料等)及疏水粘合劑(結構支撐材料)混合而成,是氫燃料電池氣體擴散層(GDL)的組成部分,與基底層如碳纖維紙/布共同構成氫燃料電池的氣體擴散層(GDL)。微孔層(MPL)具有高導電、高導熱、疏水性能優異等特性,厚度通常在10-100μm之間。
作為氫燃料電池氣體擴散層(GDL)的一部分,微孔層(MPL)擁有獨特的空隙結構、高孔隙率和高物質傳輸能力,可橋接氣體擴散層(GDL)和催化劑層之間的孔徑梯度,促進電荷、氣體、水的傳質,降低極化損失,提高氫燃料電池如PEMFC的耐久性、可靠性、可擴展性。同時,微孔層(MPL)也可為氫燃料電池催化劑層(CL)提供機械支撐。
根據新思界產業研究中心發布的
《2026-2030年中國微孔層(MPL)市場行情監測及未來發展前景研究報告》顯示,微孔層(MPL)可利用漿料涂覆法、靜電絲網印刷法、靜電紡絲法、沉積法等生產。其中,漿料涂覆法是先將導電材料和疏水粘合劑(結構支撐材料)制成漿料,再通過涂覆或噴涂將漿料施加到基材層,該方法雖工藝簡單但成品易開裂。
靜電絲網印刷法利用高轉速磨機將導電材料與疏水粘合劑混合,再利用絲網印刷機將其壓縮成小塊,經退火后制得微孔層(MPL),該方法可提升微孔層(MPL)的機械強度、耐久度,保障微孔層(MPL)的孔隙率,但工藝復雜、生產效率不高。
靜電紡絲法是利用靜電紡絲納米纖維毛氈技術制備微孔層(MPL),該方法成品質量高,但效率低、設備及操作成本高;沉積法包括化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、溶液沉積法等。
現階段,全球范圍內已有企業實現微孔層(MPL)產業化,如德國SGL Carbon、日本Toray Industries,Inc.等。其中,德國SGL Carbon將微孔層(MPL)集成到碳紙上,如Sigracet 10 BB。
新思界
產業分析人士表示,國內企業在微孔層(MPL)產業化方面的進展落后于國外企業,國內微孔層(MPL)基礎研究與產業化應用銜接不足,相關研究多聚焦在材料性能優化改良、工藝改進等方面,同時微孔層(MPL)所需原材料的協同設計體系也不成熟。未來,國內相關企業及研究機構需積極推動研究成果轉化,并通過優化微孔層(MPL)的孔徑分布、表面形態、厚度等核心指標來提高微孔層(MPL)的綜合性能,進而滿足氫燃料電池PEMFC行業發展需要。
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