GDL市场亟待开拓核心碳纸国产化迫在眉睫

碳纸作为气体扩散层材料，曾被列入“863”计划。不同的气体扩散层材料对于电极的结构、制作工艺和性能有很大的影响，而碳纸不仅具有均匀的多孔质薄层结构，且由于主要原料使用碳纤维，使它具备优异的导性、化学稳定性和热稳定性。

究竟碳纸需具备怎样的性能才能更好的应用在燃料电池中？如若能够实现国产化，成本有多大的下降空间？

据高工氢电调研结果显示，目前每平方米碳纸进口价大约为300美元，如果我国自行生产碳纸价格至少可以下降到10美元以下，经济效益非常可观。只要能够制备性能稳定且优良的碳纸，便能在国内开拓一片新的市场，还能同时进军海外市场。

高工氢电了解到，作为质子交换膜燃料电池的关键技术材料之一，碳纸约占整个燃料电池20%-25%的成本。目前，国外有日本东丽、德国西格里、日本JSR、加拿大巴拉德等国外相关厂商已实现气体扩散层的规模化生产，而国内受制于市场需求量低、技术不成熟等多方面原因暂未实现规模化生产。

自2010年起，日本东丽已将其碳纸产品售价提高了15%。以往40x40cm的售价从78USD/PCS提高至91USD/PCS，其必须供应给波音公司的碳纤产品已占据其绝大部分的产能，直至2012年，该公司已逐步停止出口燃料电池组件至其它国家；德国SGL的原材料由日本三菱供应，但已被通知将逐月减少供给；加拿大巴拉德仅供应给相关合作的整车企业。

反观国内市场，从事碳材料研发的企业不在少数，但针对燃料电池应用领域的少之又少。

据悉，碳纸的制造工艺分为干法和湿法。干法工艺是利用气流制网工艺首先将碳纤维制成厚度可控、均匀的无纺布，接着对其进行一系列后处理制得碳纤维纸。干法的优点在于无需将碳纤维短切，成纸强度性能较好，规模化生产容易。干法造纸的快速发展，进一步拓宽了碳纤维纸在新能源领域中的应用。

通过湿法工艺产出的产品具有优秀的纤维分散性。其碳纤维能提供一系列的功能包括复合材料制品表面效果、导电性、导热性和电磁屏蔽。这些功能能满足一系列的产品应用包括燃料电池、地热系统以及特种航天材料系统等。产品能适应大部分树脂系统。

与此同时，高工氢电了解到，气体扩散层的核心工艺在于碳纸的选材及技术，相应碳纸应满足材料多孔可控、导热及导电性优良、具备一定的机械强度、憎水性强以及高度防腐蚀。

资料显示，气体扩散层规模化生产将会带来大幅的成本削减。美国能源部数据显示，2017年，每生产10万套质子交换膜燃料电池系统成本50美元/kW，其中气体扩散层占比9%；每生产50万套质子交换膜燃料电池系统成本45美元/kW，其中气体扩散层占比6%。然而目前，公开信息表明，中国大陆气体扩散层量产技术还是空白，主要原因是气体扩散层的石墨化工序需要2000℃以上的高温，但高温炉技术尚未掌握。如今国内仅有中南大学、武汉理工大学、上海河森及安泰环境等供应商和研究机构能够进行气体扩散层的研发。