氣體擴散層（GDL）作為傳質、導電與結構支撐組件，其應用場景集中在依賴 “多相傳輸（氣、液、電子、離子）” 的能源轉換與存儲裝置中，GDL 的應用邏輯是 “解決多相（氣、液、電子）傳輸的協同與平衡”，其性能（如透氣性、導電性、耐腐蝕性）需根據具體裝置的工作環境（酸性 / 堿性、溫度、壓力）定制。目前，隨著氫能、儲能產業的發展，PEMFC 和電解池是 GDL 規模化應用潛力的領域，技術迭代方向集中在 “高穩定性、低成本、梯度孔結構優化” 以適配更高功率密度、更長壽命的能源裝置需求。制氫PEM；AEM碳紙，針對PEM、AEM不用應用場景可定制產品。廣東水冷電堆用GDL

性能特點：具有多孔可控、導電導熱性能優良、機械強度高、憎水性強以及高度防腐蝕等特點。主要用途：碳紙是燃料電池氣體擴散層的關鍵基材，在氫燃料電池和 PEM 電解槽中扮演著膜電極與雙極板之間的溝通橋梁角色，具有氣體通道、電子通道、散熱通道等多種功能。此外，還可作為液流電池電極等。行業現狀：由于受制于碳纖維、碳纖維原紙、石墨化和后處理等復雜工藝及裝備，過去國內碳紙長期主要依賴進口個，價格較高，每平米可達千元以上。河北膜電極用GDL生產廠家GDL關鍵：疏水改性 —— 避免 “水淹” 阻斷氣體通道。

柔性電子與傳感器柔性電極：將碳紙與柔性聚合物（如聚酰亞胺）復合，可制成柔性電池、柔性太陽能電池的電極，具備“可彎曲、可折疊”特性（彎曲1000次后導電性衰減＜5%），適用于可穿戴設備（如智能手環、柔性屏）；氣體傳感器：碳紙的多孔結構可吸附目標氣體（如甲醛、NO?），氣體與碳紙表面發生反應后會改變其電阻，通過檢測電阻變化可實現“實時氣體濃度監測”，且響應速度快（＜10秒）、穩定性高。2.催化載體在多相催化反應（如CO?還原、有機合成）中，碳紙可作為“催化劑載體”：表面可負載金屬納米顆粒（如銅、鉑），多孔結構可增大催化劑分散度（提升催化效率）；高導電性可用于“電催化反應”（如CO?電還原制甲醇），同時自身化學惰性不參與反應，可重復使用（循環50次后催化活性保留＞80%）。

在電解水制氫（尤其是質子交換膜電解池PEMWE、陰離子交換膜電解池AEMWE）中，GDL的作用是“傳輸反應物/產物+導電+支撐催化層”：PEMWE（酸性電解池）：GDL分別用于陽極（傳輸水、排出氧氣）和陰極（傳輸氫氣、支撐析氫催化層），需耐酸性、耐氧化（陽極高電位環境），同時具備優異的液體（水）傳輸能力；AEMWE（堿性電解池）：GDL需適配堿性環境，傳輸電解液（如KOH溶液）和氣體（氫氣/氧氣），避免堿腐蝕，保障電解效率；應用場景：工業綠氫制備（如化工、鋼鐵脫碳）、可再生能源（風電/光伏）配套儲能制氫，GDL的穩定性直接影響電解池的運行壽命。碳紙進行（疏水處理）為完整的氣體擴散層。

生產加工成本：占總成本25%-40%（技術壁壘）碳紙的生產需經過“成紙-預氧化-碳化-石墨化”等多道高溫、高精度工序，設備費用大、能耗高、生產周期長，是成本的重要組成部分：1.基材成型階段（占加工成本15%-25%）將碳纖維與粘結劑混合，制成均勻的紙狀基材，成本來自：設備成本：需使用“高精度濕法成型機”（避免纖維團聚）、“定量注意裝置”（確保碳紙厚度均勻，誤差＜5μm），單臺設備約500-2000萬元，折舊成本高；人工與能耗：成型過程需嚴格注意濕度（40%-60%）、溫度（25-30℃），車間潔凈度要求達萬級，空調與潔凈系統能耗約占該階段能耗的60%。GDL多相傳輸：同步解決 “氣、液、電” 三大傳輸需求。上海空冷電堆用GDL在做的公司

支撐層:在復合電極設計中，碳紙可作為基底負載催化劑或活性物質，增強機械強度。廣東水冷電堆用GDL

作為氣體擴散層的基材，碳紙的制備，除了準備原料、打漿抄紙、浸漬、固化這些步驟，還需碳化、石墨化處理。而氣體擴散層的制備一般稱為抄紙制程，在制程中還必須改善碳紙原料特性、導電性以及化學安定性。其方法為以碳纖維紙為基礎再添加碳復合材料混合后熱處理，其制程中還可以添加適當的中間原料并配合使用的特性研發出相同的碳紙。方法為以碳纖維紙為基礎再添加碳復合材料混合后熱處理，其制程中還可以添加適當的中間原料并配合使用的特性研發出相同的碳紙。碳紙在造紙階段前必須先將連續長絲纖維切斷成為3~12mm之間的短纖維段，組成短纖維段后的制程依序分為1.抄紙，2.含浸復合樹脂，3.熱壓成形，4.碳化處理以及5.石墨化處理。復雜的工藝決定了碳紙是當前制約我國氫燃料電池領域發展的基礎材料，受制于碳纖維、碳纖維原紙、石墨化和后處理等復雜工藝及裝備，我國至今未能實現量產碳紙。目前可應用在燃料電池氣體擴散層的碳紙生產廠商有TORAY、SGL、Ballard、Avcarb、中國臺灣碳能等公司。因此，碳紙也被稱之為燃料電池材料國產化的“一個壁壘”。廣東水冷電堆用GDL

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