作為氣體擴散層的基材，碳紙的制備，除了準備原料、打漿抄紙、浸漬、固化這些步驟，還需碳化、石墨化處理。而氣體擴散層的制備一般稱為抄紙制程，在制程中還必須改善碳紙原料特性、導電性以及化學安定性。其方法為以碳纖維紙為基礎再添加碳復合材料混合后熱處理，其制程中還可以添加適當的中間原料并配合使用的特性研發出相同的碳紙。方法為以碳纖維紙為基礎再添加碳復合材料混合后熱處理，其制程中還可以添加適當的中間原料并配合使用的特性研發出相同的碳紙。碳紙在造紙階段前必須先將連續長絲纖維切斷成為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.含浸復合樹脂，3.熱壓成形，4.碳化處理以及5.石墨化處理。復雜的工藝決定了碳紙是當前制約我國氫燃料電池領域發展的基礎材料，受制于碳纖維、碳纖維原紙、石墨化和后處理等復雜工藝及裝備，我國至今未能實現量產碳紙。目前可應用在燃料電池氣體擴散層的碳紙生產廠商有TORAY、SGL、Ballard、Avcarb、中國臺灣碳能等公司。因此，碳紙也被稱之為燃料電池材料國產化的“一個壁壘”。GDL傳輸反應氣體，確保催化層 “原料充足”。內蒙古空冷電堆用GDL在做的公司

功能改性劑（占原材料成本5%-10%）根據應用需求添加，用于優化碳紙的“疏水性、導電性、催化兼容性”：疏水處理劑：如聚四氟乙烯（PTFE）乳液，用于燃料電池碳紙的水管理，需使用高分散性PTFE（粒徑＜0.1μm），單價約200-400元/公斤；導電改性劑：如石墨烯、碳納米管（CNT），用于提升低品級碳纖維的導電性，單價昂貴（石墨烯約5000-10000元/公斤，CNT約2000-5000元/公斤），少量添加；抗腐蝕劑：如氮化硼（BN），用于電解水制氫碳紙，單價約800-1500元/公斤。河南GDL制造膜電極用GDL，氣體擴散層！

由于碳紙是燃料電池的“功能件”，其質量檢測標準極為嚴苛，進一步增加了工藝復雜度：微觀結構：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，國內少數企業實現高品級碳紙量產，國產化率仍不足30%）。

性能特點：具有多孔可控、導電導熱性能優良、機械強度高、憎水性強以及高度防腐蝕等特點。主要用途：碳紙是燃料電池氣體擴散層的關鍵基材，在氫燃料電池和 PEM 電解槽中扮演著膜電極與雙極板之間的溝通橋梁角色，具有氣體通道、電子通道、散熱通道等多種功能。此外，還可作為液流電池電極等。行業現狀：由于受制于碳纖維、碳纖維原紙、石墨化和后處理等復雜工藝及裝備，過去國內碳紙長期主要依賴進口個，價格較高，每平米可達千元以上。電解水制氫用GDL，氣體擴散層！

GDL的表面與微觀結構決定其與催化層、雙極板的界面適配性，以及性能的空間均勻性，關鍵指標包括：表面粗糙度定義：GDL表面的凹凸程度（單位：μm，通過激光共聚焦顯微鏡測量，常用Ra值表示算術平均偏差）。意義：表面過粗糙（Ra＞5μm）會導致與催化層接觸不緊密，增大接觸電阻；過光滑（Ra＜1μm）則可能減少氣體擴散的“界面通道”。典型范圍：Ra=1~3μm（帶MPL的GDL）。厚度與厚度均勻性厚度：GDL的整體厚度（單位：μm），由基材與MPL共同決定，典型范圍：100~300μm（燃料電池用）、300~500μm（電解水用）。厚度均勻性：GDL不同區域的厚度偏差（單位：%），若偏差＞10%，會導致組裝時局部壓緊力不均（薄處易壓破膜，厚處接觸電阻大）。GDL的厚度偏差需＜5%。微觀結構完整性評估方式：通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察GDL的孔隙是否貫通、MPL與基材是否結合緊密、是否存在裂縫或雜質。意義：孔隙不貫通會形成“傳質死區”；MPL脫落會導致液體管理失效；雜質（如金屬顆粒）會引發局部腐蝕，均會嚴重影響GDL性能。電解水制氫（電解槽），優勢：耐強酸性的環境，GDL在PEM陽極水到催化劑層排出生成氧，陰極擴散氫氣排出水。甘肅PEM制氫用GDL怎么樣

碳纖維制備和表面改性的基礎研究、中試放大、工程化的研究經歷，對碳材料的結構、設備及工藝有深刻理解。內蒙古空冷電堆用GDL在做的公司

截至2024年5月，碳紙（尤其是燃料電池級）的成本較高（約200-300元/㎡），制約其大規模應用，行業主要通過以下方向降本：原材料“低成本PAN基碳纖維”（如回收碳纖維再生利用）、“生物基粘結劑”（如木質素樹脂，成本降低30%-50%）；工藝優化：采用“連續式石墨化爐”縮短生產周期（從5天降至1天）、“惰性氣體循環利用系統”減少氣體消耗（降低20%-30%）；規模化生產：當產能從10萬㎡/年提升至100萬㎡/年時，單位加工成本可降低30%-40%（攤薄設備折舊與固定成本）；檢測效率提升：開發“在線實時檢測系統”（如原位電阻監測），替代離線抽樣檢測，縮短檢測周期并降低品控損耗。綜上，碳紙的成本由“高純度原材料”和“高溫高精度加工”決定，場景的性能要求進一步放大了這些成本因素，而規模化、技術迭代是未來降低成本的關鍵路徑。內蒙古空冷電堆用GDL在做的公司

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