由于碳紙是燃料電池的“功能件”，其質(zhì)量檢測標準極為嚴苛，進一步增加了工藝復雜度：微觀結(jié)構(gòu)：需用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察孔隙分布，要求孔徑均勻（5-20μm），無明顯團聚或裂紋；電學性能：體積電阻率需＜10mΩ?cm（石墨化后），且不同區(qū)域電阻率偏差＜5%；機械性能：抗折強度需＞5MPa，拉伸強度需＞15MPa，避免在燃料電池組裝（螺栓緊固）時破損；疏水性能：水接觸角需＞110°（確保電解液不滲透）。綜上，碳紙的制備是“精細化工+高溫材料+精密機械”的綜合過程，每個步驟都需攻克材料兼容性、工藝穩(wěn)定性、性能平衡性等難題，因此其工藝流程具有復雜性，也是過去我國長期依賴進口的原因之一（截至2024年5月，國內(nèi)少數(shù)企業(yè)實現(xiàn)高品級碳紙量產(chǎn)，國產(chǎn)化率仍不足30%）。通常為碳紙（導電性好些）或者碳布(柔韌性好些)，疏水涂層：表面涂覆聚四氟乙烯(PTFE)等材料。重慶電解水制氫用GDL制造

GDL 的優(yōu)勢本質(zhì) ——“多功能集成的橋梁”氣體擴散層的所有優(yōu)勢，本質(zhì)是其實現(xiàn)了 “傳質(zhì)（氣體 / 液體）、導電、支撐、耐環(huán)境四大功能的集成”：它既是氣體從流道到催化層的 “傳輸管道”，也是電子從催化層到雙極板的 “導電導線”，還是維持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與壽命的 “支撐骨架”。沒有 GDL，燃料電池、高效電解水等電化學系統(tǒng)無法實現(xiàn) “高效、穩(wěn)定、長壽命” 運行，其性能會倒退至 “實驗室演示級別”，無法滿足商業(yè)化應用（如汽車、儲能）的需求。甘肅氫燃料電池用GDL擁有碳纖維表面上漿劑、可控分散/凝聚、粘結(jié)劑的自主知識產(chǎn)權(quán)，可制備出超薄(6g/㎡)分散均勻的碳纖維原紙。

氫燃料電池（主要應用）在質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC，氫燃料電池的主流技術(shù)路線）中，碳紙是氣體擴散層（GDL）的基材，位于“膜電極（MEA）”與“雙極板”之間，是燃料電池發(fā)電的“關(guān)鍵橋梁”，具體功能包括：氣體傳輸：多孔結(jié)構(gòu)（孔隙率30%-50%）可均勻分配氫氣/氧氣到膜電極表面，確保反應氣體充分接觸催化劑；電子傳導：高導電性（體積電阻率＜10mΩ?cm）可將反應產(chǎn)生的電子傳導至雙極板，形成外部電流；水管理：經(jīng)聚四氟乙烯（PTFE）疏水處理后，可排出反應生成的水（避免電解液“水淹”催化劑），同時防止電解液滲透；散熱與支撐：良好的導熱性可帶走反應熱量，避免局部過熱；機械強度可支撐膜電極，防止組裝時破損。目前，車用氫燃料電池（如豐田M、國內(nèi)比亞迪氫能車）、便攜式燃料電池（如無人機、應急電源）均依賴高品級碳紙，且對碳紙的“薄型化（厚度0.1-0.2mm）、低電阻率、高抗折性”要求極高。 

出色的化學與熱穩(wěn)定性需在電池運行的苛刻環(huán)境（如酸性氛圍、30-100℃工作溫度、氧化還原反應）中保持穩(wěn)定，不發(fā)生腐蝕、降解或與其他組件（如電解液、催化層）發(fā)生不良反應。化學穩(wěn)定性：碳纖維基材和涂層材料（如炭材料、PTFE）需耐酸、耐氧化，避免生成雜質(zhì)影響電池性能；熱穩(wěn)定性：在工作溫度范圍內(nèi)不軟化、不分解，同時具備一定導熱性，輔助散熱，避免局部過熱。低且均勻的接觸電阻與催化層、流場板的界面接觸電阻需極低且均勻，避免局部電阻過高導致“熱點”，影響反應均勻性和整體效率。優(yōu)化方式：通過表面改性（如拋光、涂覆導電膠）降低界面接觸電阻，確保壓力分布均勻。 膜電極用GDL，氣體擴散層！

生產(chǎn)加工成本：占總成本25%-40%（技術(shù)壁壘）碳紙的生產(chǎn)需經(jīng)過“成紙-預氧化-碳化-石墨化”等多道高溫、高精度工序，設(shè)備費用大、能耗高、生產(chǎn)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(jié)劑混合，制成均勻的紙狀基材，成本來自：設(shè)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(shè)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(diào)與潔凈系統(tǒng)能耗約占該階段能耗的60%。GDL傳輸反應氣體，確保催化層 “原料充足”。遼寧AEM制氫用GDL有哪些

空冷電堆的優(yōu)勢：1.已定型兩輪車、無人機氣體擴散層。重慶電解水制氫用GDL制造

碳紙國產(chǎn)自主的重要性已無須多言，其生產(chǎn)技術(shù)極大程度上決定了產(chǎn)業(yè)化進程。在吳剛平博士的帶領(lǐng)下，國科領(lǐng)纖現(xiàn)已打通從碳原紙到氣體擴散層環(huán)節(jié)的工藝，并攻克了碳紙粘結(jié)劑配方與適用性工藝設(shè)備，實現(xiàn)了碳紙“點焊接，強粘結(jié)”，獲得了專利授權(quán)，可為高質(zhì)量碳紙制備提供技術(shù)基礎(chǔ)，同時儲備了下一代工藝，有望實現(xiàn)進一步降本50%。此外，國科領(lǐng)纖擁有強大的設(shè)備設(shè)計能力，能夠自主設(shè)計原紙抄造試驗線、浸膠固化試驗線等設(shè)備，為高質(zhì)量碳紙制備提供硬件基礎(chǔ)；還開發(fā)了多項碳紙制備行業(yè)技術(shù)，可解決碳紙制備過程材料均一性、批次穩(wěn)定性的問題。數(shù)十年磨一劍，技術(shù)突圍從來都不是一蹴而就的，尤其是關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)研究，吳剛平博士的專注與執(zhí)著不可或缺。在市場放棄氫能戰(zhàn)略的時候，碳紙的基礎(chǔ)研究無疑是一個需要長期坐冷板凳的事業(yè)。年復一年，日復一日，他仍保持著高度的專注，非功利化、長期且持續(xù)地進行基礎(chǔ)研究和中試試驗，不斷積累經(jīng)驗，實現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)從0到1的突破。 重慶電解水制氫用GDL制造

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