在電解水制氫（尤其是質(zhì)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(yīng)物/產(chǎn)物+導(dǎo)電+支撐催化層”：PEMWE（酸性電解池）：GDL分別用于陽(yáng)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(yáng)極高電位環(huán)境），同時(shí)具備優(yōu)異的液體（水）傳輸能力；AEMWE（堿性電解池）：GDL需適配堿性環(huán)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(yīng)用場(chǎng)景：工業(yè)綠氫制備（如化工、鋼鐵脫碳）、可再生能源（風(fēng)電/光伏）配套儲(chǔ)能制氫，GDL的穩(wěn)定性直接影響電解池的運(yùn)行壽命。碳紙是氣體擴(kuò)散層重要的基底。上海氫燃料電池用碳紙?jiān)趺礃?/p>

作為氣體擴(kuò)散層的基材，碳紙的制備，除了準(zhǔn)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(kuò)散層的制備一般稱為抄紙制程，在制程中還必須改善碳紙?jiān)咸匦浴?dǎo)電性以及化學(xué)安定性。其方法為以碳纖維紙為基礎(chǔ)再添加碳復(fù)合材料混合后熱處理，其制程中還可以添加適當(dāng)?shù)闹虚g原料并配合使用的特性研發(fā)出相同的碳紙。方法為以碳纖維紙為基礎(chǔ)再添加碳復(fù)合材料混合后熱處理，其制程中還可以添加適當(dāng)?shù)闹虚g原料并配合使用的特性研發(fā)出相同的碳紙。碳紙?jiān)谠旒堧A段前必須先將連續(xù)長(zhǎng)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(fù)合樹(shù)脂，3.熱壓成形，4.碳化處理以及5.石墨化處理。復(fù)雜的工藝決定了碳紙是當(dāng)前制約我國(guó)氫燃料電池領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)材料，受制于碳纖維、碳纖維原紙、石墨化和后處理等復(fù)雜工藝及裝備，我國(guó)至今未能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)碳紙。目前可應(yīng)用在燃料電池氣體擴(kuò)散層的碳紙生產(chǎn)廠商有TORAY、SGL、Ballard、Avcarb、中國(guó)臺(tái)灣碳能等公司。因此，碳紙也被稱之為燃料電池材料國(guó)產(chǎn)化的“一個(gè)壁壘”。廣西空冷電堆用碳紙廠家價(jià)格疏水性碳紙?zhí)蓟?600℃，石墨化在2000以上℃。

后處理與檢測(cè)成本：占總成本 10%-20%（保障性能一致性）碳紙需經(jīng)過(guò)后處理優(yōu)化性能，并通過(guò)嚴(yán)格檢測(cè)確保符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，尤其場(chǎng)景對(duì)檢測(cè)精度要求極高：1. 后處理工序（占該模塊成本 60%-70%）疏水處理：將 PTFE 乳液涂覆在碳紙表面，經(jīng) 300-400℃燒結(jié)固化，需使用 “精密噴涂設(shè)備”（確保涂層均勻度＜3%），PTFE 損耗率約 10%-15%；表面改性：如涂覆催化劑載體（如碳黑）、刻蝕多孔結(jié)構(gòu)（提升比表面積），需使用 “等離子刻蝕機(jī)” 或 “真空噴涂機(jī)”，設(shè)備投資約1000-3000 萬(wàn)元；裁剪與成型：根據(jù)下游需求（如燃料電池極板尺寸）裁剪成特定形狀，需使用 “激光切割機(jī)”（避免機(jī)械裁剪導(dǎo)致邊緣破損），加工精度要求 ±0.1mm。

在質(zhì)子交換膜燃料電池中，需同時(shí)實(shí)現(xiàn)“保水”與“排水”：保水：維持質(zhì)子交換膜的濕潤(rùn)狀態(tài)，保證質(zhì)子傳導(dǎo)效率；排水：快速排出催化層生成的液態(tài)水，避免堵塞氣體通道導(dǎo)致“缺氣”。實(shí)現(xiàn)方式：通過(guò)PTFE（聚四氟乙烯）疏水涂層調(diào)控親疏水性，結(jié)合多孔結(jié)構(gòu)的毛細(xì)作用，平衡水的留存與排出。穩(wěn)定的力學(xué)性能需耐受電池組裝時(shí)的夾緊壓力（通常0.5-2MPa）、長(zhǎng)期運(yùn)行中的溫度/濕度循環(huán)變化，避免變形、破損或分層，確保組件結(jié)構(gòu)完整性。關(guān)鍵指標(biāo)：拉伸強(qiáng)度（炭紙縱向一般＞15MPa）、彎曲強(qiáng)度、耐疲勞性，需在干濕交替、冷熱循環(huán)下保持力學(xué)穩(wěn)定性。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(shí)產(chǎn)權(quán)，可制備出超薄(6g/㎡)分散均勻的碳纖維原紙。

導(dǎo)電性能指標(biāo)：影響“能量損耗”與“輸出效率”GDL需高效傳輸電子，相關(guān)指標(biāo)決定系統(tǒng)的“歐姆損耗”（電化學(xué)系統(tǒng)主要能量損耗之一），關(guān)鍵指標(biāo)包括：體積電阻率/面電阻體積電阻率：電流垂直穿透GDL時(shí)的電阻（單位：mΩ?cm），反映GDL本體的導(dǎo)電能力；面電阻：電流沿GDL平面擴(kuò)散時(shí)的電阻（單位：mΩ/sq），影響氣體分布均勻性。意義：電阻率越低，電子傳輸損耗越小。典型范圍：體積電阻率＜10mΩ?cm（石墨化碳紙），面電阻＜50mΩ/sq。影響因素：碳纖維的石墨化程度（石墨化越高，電阻率越低）、孔隙率（孔隙率過(guò)高會(huì)增加電子傳輸路徑）、壓緊力（組裝時(shí)壓緊力不足會(huì)增大接觸電阻）。接觸電阻定義：GDL與相鄰部件（雙極板、催化層）界面處的電阻（單位：mΩ?cm?），由界面平整度、表面粗糙度與壓緊力決定。意義：接觸電阻是歐姆損耗的重要來(lái)源，若過(guò)大（如＞100mΩ?cm?），會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體內(nèi)阻升高，功率輸出下降。優(yōu)化方式：通過(guò)打磨雙極板表面、增加GDL表面平整度（如MPL涂層）、施加合適壓緊力（1~3MPa）降低接觸電阻。碳紙兼顧支撐性與抗壓縮性。青海水冷電堆用碳紙?jiān)趺礃?/p>

碳紙高機(jī)械強(qiáng)度與抗壓縮性。上海氫燃料電池用碳紙?jiān)趺礃?/p>

國(guó)科領(lǐng)纖，聚焦氫燃料電池關(guān)鍵材料碳紙及相關(guān)材料的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化，致力于實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料國(guó)產(chǎn)化。創(chuàng)始人吳剛平博士從事碳纖維應(yīng)用基礎(chǔ)、工程化、燃料電池氣體擴(kuò)散層用碳紙研究，至今已有二十余年，國(guó)科領(lǐng)纖也是目前國(guó)內(nèi)具備連續(xù)纖維處理、碳原紙生產(chǎn)、碳紙生產(chǎn)全流程技術(shù)及批量化生產(chǎn)能力的團(tuán)隊(duì)。氣體擴(kuò)散層、催化劑、交換膜是氫燃料電池和PEM電解槽的三大關(guān)鍵零部件。目前，催化劑和交換膜已陸續(xù)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)自主，而碳紙作為氣體擴(kuò)散層的基材，是制約我國(guó)氫燃料電池領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)材料。受制于碳纖維、碳纖維原紙、石墨化和后處理等復(fù)雜工藝及裝備，我國(guó)至今未能實(shí)現(xiàn)碳紙量產(chǎn)，國(guó)內(nèi)氫燃料電池用碳紙的產(chǎn)業(yè)化制備關(guān)鍵材料仍然由國(guó)外供應(yīng)商所主導(dǎo)。因此，碳紙也被稱之為燃料電池材料國(guó)產(chǎn)化的“一個(gè)壁壘”。上海氫燃料電池用碳紙?jiān)趺礃?/p>

國(guó)科領(lǐng)纖新材料（常州）有限公司匯集了大量的優(yōu)秀人才，集企業(yè)奇思，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)奇跡，一群有夢(mèng)想有朝氣的團(tuán)隊(duì)不斷在前進(jìn)的道路上開(kāi)創(chuàng)新天地，繪畫(huà)新藍(lán)圖，在江蘇省等地區(qū)的紙業(yè)中始終保持良好的信譽(yù)，信奉著“爭(zhēng)取每一個(gè)客戶不容易，失去每一個(gè)用戶很簡(jiǎn)單”的理念，市場(chǎng)是企業(yè)的方向，質(zhì)量是企業(yè)的生命，在公司有效方針的領(lǐng)導(dǎo)下，全體上下，團(tuán)結(jié)一致，共同進(jìn)退，齊心協(xié)力把各方面工作做得更好，努力開(kāi)創(chuàng)工作的新局面，公司的新高度，未來(lái)國(guó)科領(lǐng)纖新材料供應(yīng)和您一起奔向更美好的未來(lái)，即使現(xiàn)在有一點(diǎn)小小的成績(jī)，也不足以驕傲，過(guò)去的種種都已成為昨日我們只有總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能繼續(xù)上路，讓我們一起點(diǎn)燃新的希望，放飛新的夢(mèng)想！