广东氢燃料电池用GDL制造

国科领纤：突破关键材料“卡脖子”难题国科领纤成立于2023年，自成立以来便专注于氢燃料电池关键材料碳纸及相关“卡脖子”材料的技术攻关和产业化。在本次展会上，国科领纤充分展示了其在碳纸及碳复合材料生产方面的技术实力。目前，我国氢燃料电池基础原材料在一定程度上依赖进口，碳纸及气体扩散层便是其中关键一环。国科领纤迎难而上，全力投入研发，致力于打破国外垄断。生产总监表示，公司研制的产品已在技术层面取得重大突破，有望在半年内推动量产。这一成果对于我国氢燃料电池汽车产业而言意义非凡，将有效降低产业成本，提升供应链的稳定性与自主性。气体传输：GDL 内部的多孔结构（孔隙率通常 50%-80%）形成连续的 “气体通道”。广东氢燃料电池用GDL制造

碳纸的复杂性不仅在于步骤多，更在于每个环节都存在“矛盾点”，需通过精密调控平衡性能：纤维分散与均匀性：短切碳纤维表面惰性强，易团聚，需添加分散剂（如阳离子表面活性剂），但分散剂过量会影响后续树脂结合；同时，抄纸过程中纤维易沿水流方向定向排列，导致碳纸“各向异性”（不同方向导电性差异＞10%），需通过调整抄纸机网部转速优化。孔隙率与强度的平衡：燃料电池用碳纸需30%-50%的孔隙率（保证气体流通），但孔隙率过高会导致机械强度下降（易在组装时断裂），需通过树脂含量、热压压力、碳化温度的协同调控，在“透气”和“抗折”之间找到平衡点。高温工艺的稳定性：石墨化阶段需2000℃以上高温，设备（如石墨化炉）需耐极端高温且温度场均匀（炉内温差需＜5℃），否则会导致碳纸局部石墨化度不一致，导电性出现“热点”，影响燃料电池寿命。成本与性能的矛盾：高性能碳纸依赖高纯度短切碳纤维（如T700级）和高功率石墨化设备，单吨碳纤维价格超10万元，石墨化过程能耗占总成本的30%以上，而降低成本（如用低成本碳纤维）又会导致性能下降，形成技术瓶颈。河南水冷电堆用GDL在做的公司电解水制氢用GDL，气体扩散层！

由于碳纸是燃料电池的“功能件”，其质量检测标准极为严苛，进一步增加了工艺复杂度：微观结构：需用扫描电子显微镜（SEM）观察孔隙分布，要求孔径均匀（5-20μm），无明显团聚或裂纹；电学性能：体积电阻率需＜10mΩ・cm（石墨化后），且不同区域电阻率偏差＜5%；机械性能：抗折强度需＞5MPa，拉伸强度需＞15MPa，避免在燃料电池组装（螺栓紧固）时破损；疏水性能：水接触角需＞110°（确保电解液不渗透）。综上，碳纸的制备是“精细化工+高温材料+精密机械”的综合过程，每个步骤都需攻克材料兼容性、工艺稳定性、性能平衡性等难题，因此其工艺流程具有复杂性，也是过去我国长期依赖进口的原因之一（截至2024年5月，国内少数企业实现高品级碳纸量产，国产化率仍不足30%）。 

检测成本（占该模块成本30%-40%）碳纸需全项检测，确保性能一致性，检测项目与成本包括：性能检测：导电性（四探针电阻仪，单台约50万元）、孔隙率（压汞仪，单台约200万元）、耐腐蚀性（电化学工作站，单台约100万元），每批次抽样检测率需达10%以上；可靠性测试：如燃料电池碳纸需进行“1000次干湿循环测试”“5000次弯曲测试”，测试周期长（约1-2周），且需模拟环境设备（约500-1000万元）；品控损耗：碳纸的成品率较低（如燃料电池级碳纸成品率约60%-80%），不合格品需报废，进一步推高单位成本。自主设计、定制的设备！

氢燃料电池（主要应用）在质子交换膜燃料电池（PEMFC，氢燃料电池的主流技术路线）中，碳纸是气体扩散层（GDL）的基材，位于“膜电极（MEA）”与“双极板”之间，是燃料电池发电的“关键桥梁”，具体功能包括：气体传输：多孔结构（孔隙率30%-50%）可均匀分配氢气/氧气到膜电极表面，确保反应气体充分接触催化剂；电子传导：高导电性（体积电阻率＜10mΩ・cm）可将反应产生的电子传导至双极板，形成外部电流；水管理：经聚四氟乙烯（PTFE）疏水处理后，可排出反应生成的水（避免电解液“水淹”催化剂），同时防止电解液渗透；散热与支撑：良好的导热性可带走反应热量，避免局部过热；机械强度可支撑膜电极，防止组装时破损。目前，车用氢燃料电池（如丰田M、国内比亚迪氢能车）、便携式燃料电池（如无人机、应急电源）均依赖高品级碳纸，且对碳纸的“薄型化（厚度0.1-0.2mm）、低电阻率、高抗折性”要求极高。支撑层:在复合电极设计中，碳纸可作为基底负载催化剂或活性物质，增强机械强度。广东氢燃料电池用GDL制造

气体扩散层（GDL）作为燃料电池（如质子交换膜燃料电池 PEMFC）、电解池等电化学装置的组件之一。广东氢燃料电池用GDL制造

气体扩散层（GasDiffusionLayer,GDL）是燃料电池（如质子交换膜燃料电池PEMFC）、电解池等能源转换装置的组件之一，其性能直接影响装置的传质效率、导电性、稳定性及整体输出性能，性能可从以下关键维度展开：1.优异的气体传输性能作为“气体通道”，需确保反应气体（如燃料电池的氢气、氧气）、均匀地从流场扩散至催化层，同时及时排出生成的水（如PEMFC的液态水），避免“水淹”堵塞通道。关键指标：透气性（气体渗透率）、孔隙率（通常30%-70%，需平衡透气与力学强度）、孔结构分布（梯度孔结构更利于水-气协同传输）。2.良好的电子导电性需作为“电子通路”，将催化层产生的电子（燃料电池）或外部电路输入的电子（电解池）传导至集流板，减少界面接触电阻和体电阻。特征：通常由碳纤维（如炭纸、炭布）制备，含导电涂层（如炭黑+PTFE），体积电阻率一般低于10⁻³Ω・cm，确保电子传输损耗小。 广东氢燃料电池用GDL制造

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