微孔层(MPL)由导电材料(如炭黑、碳纳米管、碳与金属的复合材料等)及疏水粘合剂(结构支撑材料)混合而成,是氢燃料电池气体扩散层(GDL)的组成部分,与基底层如碳纤维纸/布共同构成氢燃料电池的气体扩散层(GDL)。微孔层(MPL)具有高导电、高导热、疏水性能优异等特性,厚度通常在10-100μm之间。
作为氢燃料电池气体扩散层(GDL)的一部分,微孔层(MPL)拥有独特的空隙结构、高孔隙率和高物质传输能力,可桥接气体扩散层(GDL)和催化剂层之间的孔径梯度,促进电荷、气体、水的传质,降低极化损失,提高氢燃料电池如PEMFC的耐久性、可靠性、可扩展性。同时,微孔层(MPL)也可为氢燃料电池催化剂层(CL)提供机械支撑。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2030年中国微孔层(MPL)市场行情监测及未来发展前景研究报告》显示,微孔层(MPL)可利用浆料涂覆法、静电丝网印刷法、静电纺丝法、沉积法等生产。其中,浆料涂覆法是先将导电材料和疏水粘合剂(结构支撑材料)制成浆料,再通过涂覆或喷涂将浆料施加到基材层,该方法虽工艺简单但成品易开裂。
静电丝网印刷法利用高转速磨机将导电材料与疏水粘合剂混合,再利用丝网印刷机将其压缩成小块,经退火后制得微孔层(MPL),该方法可提升微孔层(MPL)的机械强度、耐久度,保障微孔层(MPL)的孔隙率,但工艺复杂、生产效率不高。
静电纺丝法是利用静电纺丝纳米纤维毛毡技术制备微孔层(MPL),该方法成品质量高,但效率低、设备及操作成本高;沉积法包括化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、溶液沉积法等。
现阶段,全球范围内已有企业实现微孔层(MPL)产业化,如德国SGL Carbon、日本Toray Industries,Inc.等。其中,德国SGL Carbon将微孔层(MPL)集成到碳纸上,如Sigracet 10 BB。
新思界
产业分析人士表示,国内企业在微孔层(MPL)产业化方面的进展落后于国外企业,国内微孔层(MPL)基础研究与产业化应用衔接不足,相关研究多聚焦在材料性能优化改良、工艺改进等方面,同时微孔层(MPL)所需原材料的协同设计体系也不成熟。未来,国内相关企业及研究机构需积极推动研究成果转化,并通过优化微孔层(MPL)的孔径分布、表面形态、厚度等核心指标来提高微孔层(MPL)的综合性能,进而满足氢燃料电池PEMFC行业发展需要。
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