GDL市場亟待開拓核心碳紙國產化迫在眉睫

碳紙作為氣體擴散層材料，曾被列入“863”計劃。不同的氣體擴散層材料對于電極的結構、制作工藝和性能有很大的影響，而碳紙不僅具有平均的多孔質薄層結構，且由于主要原料使用碳纖維，使它具備優異的導性、化學穩定性和熱穩定性。

到底碳紙需具備怎么樣的性能才能更好的使用在燃料電池中？如若能夠實現國產化，成本有多大的下降空間？

據高工氫電調研結果顯示，目前每平方米碳紙進口價約莫為300美元，如果我國自行加工碳紙價格至少可以下降到10美元以下，經濟效益非常可觀。只要能夠制備性能穩定且優良的碳紙，便能在國內開拓一片新的市場，還能同時進軍海外市場。

高工氫電知道到，作為質子交換膜燃料電池的關鍵技術材料之一，碳紙約占整個燃料電池20%-25%的成本。目前，國外有日本東麗、德國西格里、日本JSR、加拿大巴拉德等國外相關廠商已實現氣體擴散層的規模化加工，而國內受制于市場需求量低、技術不成熟等多方面原由暫未實現規模化加工。

自2010年起，日本東麗已將其碳紙產品售價提高了15%。以往40x40cm的售價從78USD/PCS提高至91USD/PCS，其非得供應給波音公司的碳纖產品已占據其絕大部分的產能，直至2012年，該公司已逐步停止出口燃料電池包件至其它國家；德國SGL的原材料由日本三菱供應，但已被通知將逐月減少供給；加拿大巴拉德僅供應給相關合作的整車企業。

反觀國內市場，從事碳材料研發的企業不在少數，但針對燃料電池使用范疇的少之又少。

據悉，碳紙的制造工藝分為干法和濕法。干法工藝是利用氣流制網工藝首先將碳纖維制成厚度可控、平均的無紡布，接著對其進行一系列后解決制得碳纖維紙。干法的優勢在于無需將碳纖維短切，成紙強度性能較好，規模化加工容易。干法造紙的快速發展，進一步拓寬了碳纖維紙在新能源范疇中的使用。

通過濕法工藝產出的產品具有優秀的纖維分散性。其碳纖維能提供一系列的功能包括復合材料制品表面效果、導電性、導熱性和電磁屏蔽。這些功能能滿足一系列的產品使用包括燃料電池、地熱系統以及航空航天材料系統等。產品能適應大部分樹脂系統。

與此同時，高工氫電知道到，氣體擴散層的核心工藝在于碳紙的選材及技術，相應碳紙應滿足材料多孔可控、導熱及導電性優良、具備一定的機械強度、憎水性強以及高度防腐蝕。

資料顯示，氣體擴散層規模化加工將會帶來大幅的成本削減。美國能源部數據顯示，2017年，每加工10萬套質子交換膜燃料電池系統成本50美元/kW，其中氣體擴散層占比9%；每加工50萬套質子交換膜燃料電池系統成本45美元/kW，其中氣體擴散層占比6%。然而目前，公開信息聲明，中國大陸氣體擴散層量產技術還是空白，主要原由是氣體擴散層的石墨化工序需要2000℃以上的高溫，但高溫爐技術尚未掌握。如今國內僅有中南大學、武漢理工大學、上海河森及安泰環境等供應商和研究機構能夠進行氣體擴散層的研發。

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