GDL 的優(yōu)勢(shì)本質(zhì) ——“多功能集成的橋梁”氣體擴(kuò)散層的所有優(yōu)勢(shì)，本質(zhì)是其實(shí)現(xiàn)了 “傳質(zhì)（氣體 / 液體）、導(dǎo)電、支撐、耐環(huán)境四大功能的集成”：它既是氣體從流道到催化層的 “傳輸管道”，也是電子從催化層到雙極板的 “導(dǎo)電導(dǎo)線”，還是維持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與壽命的 “支撐骨架”。沒(méi)有 GDL，燃料電池、高效電解水等電化學(xué)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn) “高效、穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命” 運(yùn)行，其性能會(huì)倒退至 “實(shí)驗(yàn)室演示級(jí)別”，無(wú)法滿(mǎn)足商業(yè)化應(yīng)用（如汽車(chē)、儲(chǔ)能）的需求。GDL結(jié)構(gòu)支撐與界面適配：保障電池長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。湖南AEM制氫用GDL

高效輸送氣體反應(yīng)物：GDL具有高孔隙率（通常70%-85%）與貫通性孔隙結(jié)構(gòu)，能讓氣體從雙極板流道快速、均勻地?cái)U(kuò)散至催化層——避免局部氣體供應(yīng)不足導(dǎo)致的“反應(yīng)死區(qū)”，確保催化層每一處活性位點(diǎn)都能接觸到足量反應(yīng)物（如PEMFC中，H?需穿透GDL到達(dá)陽(yáng)極催化層，O?到達(dá)陰極催化層）。對(duì)比無(wú)GDL的結(jié)構(gòu)：氣體易在電極表面聚集形成“氣泡阻隔”，導(dǎo)致反應(yīng)效率驟降。高效排出液態(tài)產(chǎn)物：以PEMFC陰極為例，反應(yīng)會(huì)生成液態(tài)水（O?+2H??+2e?→H?O），若積水無(wú)法排出，會(huì)堵塞氣體通道（即“水淹”），直接中斷氣體供應(yīng)。GDL通過(guò)疏水改性（如涂覆PTFE）與梯度孔徑設(shè)計(jì)，既能讓液態(tài)水在毛細(xì)力作用下快速流向雙極板流道排出，又能避免水膜完全覆蓋催化層（保留氣體接觸通道），實(shí)現(xiàn)“排水不堵氣”的平衡。抑制電解液“爬流”：在PEMFC中，質(zhì)子交換膜（電解質(zhì)）若因濕度變化或壓力差向GDL滲透過(guò)量，會(huì)填充GDL孔隙并覆蓋催化層，導(dǎo)致氣體無(wú)法接觸活性位點(diǎn)。GDL的微孔層（MPL，碳粉+PTFE涂層）能形成“物理屏障”，限制電解液過(guò)度滲透，同時(shí)維持膜的適度濕潤(rùn)（保障質(zhì)子傳導(dǎo)）。上海AEM制氫用GDL在做的公司GDL分散反應(yīng)熱量，維持電池 “溫度穩(wěn)定”。

由于碳紙是燃料電池的“功能件”，其質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)苛，進(jìn)一步增加了工藝復(fù)雜度：微觀結(jié)構(gòu)：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(wú)明顯團(tuán)聚或裂紋；電學(xué)性能：體積電阻率需＜10mΩ?cm（石墨化后），且不同區(qū)域電阻率偏差＜5%；機(jī)械性能：抗折強(qiáng)度需＞5MPa，拉伸強(qiáng)度需＞15MPa，避免在燃料電池組裝（螺栓緊固）時(shí)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(xì)化工+高溫材料+精密機(jī)械”的綜合過(guò)程，每個(gè)步驟都需攻克材料兼容性、工藝穩(wěn)定性、性能平衡性等難題，因此其工藝流程具有復(fù)雜性，也是過(guò)去我國(guó)長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口的原因之一（截至2024年5月，國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高品級(jí)碳紙量產(chǎn)，國(guó)產(chǎn)化率仍不足30%）。

國(guó)科領(lǐng)纖于2023年在江蘇常州武進(jìn)區(qū)成立，聚焦氫燃料電池關(guān)鍵材料碳紙及相關(guān)“卡脖子”材料的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化，旨在打破國(guó)外壟斷、實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料國(guó)產(chǎn)自主，國(guó)科領(lǐng)纖也是目前國(guó)內(nèi)具備從連續(xù)纖維處理、碳原紙生產(chǎn)、碳紙生產(chǎn)全流程技術(shù)、批量化生產(chǎn)的團(tuán)隊(duì)。創(chuàng)始人為吳剛平博士，其帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)成員均來(lái)自于國(guó)內(nèi)從事氫燃料電池碳紙研究單位——中科院山西煤炭化學(xué)研究所。吳剛平博士從該所畢業(yè)后，即從事碳纖維應(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，具備扎實(shí)的科學(xué)研究基礎(chǔ)和豐富的工程化經(jīng)驗(yàn)。“目前，國(guó)內(nèi)氫燃料電池用碳紙的產(chǎn)業(yè)化制備關(guān)鍵材料還處于被國(guó)外供應(yīng)商壟斷狀態(tài)，生產(chǎn)依賴(lài)進(jìn)口原材料二次加工，其價(jià)格及產(chǎn)量受原材料制約較大，性?xún)r(jià)比低。有限的產(chǎn)量不足以支撐我國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)激增的市場(chǎng)需求，一定程度上阻礙了國(guó)內(nèi)氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)自主發(fā)展。”吳剛平博士表示。GDL關(guān)鍵：疏水改性 —— 避免 “水淹” 阻斷氣體通道。

GDL的表面與微觀結(jié)構(gòu)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(guān)鍵指標(biāo)包括：表面粗糙度定義：GDL表面的凹凸程度（單位：μm，通過(guò)激光共聚焦顯微鏡測(cè)量，常用Ra值表示算術(shù)平均偏差）。意義：表面過(guò)粗糙（Ra＞5μm）會(huì)導(dǎo)致與催化層接觸不緊密，增大接觸電阻；過(guò)光滑（Ra＜1μm）則可能減少氣體擴(kuò)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(qū)域的厚度偏差（單位：%），若偏差＞10%，會(huì)導(dǎo)致組裝時(shí)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(jié)構(gòu)完整性評(píng)估方式：通過(guò)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(jié)合緊密、是否存在裂縫或雜質(zhì)。意義：孔隙不貫通會(huì)形成“傳質(zhì)死區(qū)”；MPL脫落會(huì)導(dǎo)致液體管理失效；雜質(zhì)（如金屬顆粒）會(huì)引發(fā)局部腐蝕，均會(huì)嚴(yán)重影響GDL性能。GDL氣體傳輸?shù)谋举|(zhì)是 “多維度協(xié)同設(shè)計(jì)”。膜電極用GDL大概價(jià)格多少

碳紙進(jìn)行（疏水處理）為完整的氣體擴(kuò)散層。湖南AEM制氫用GDL

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?chē)娡吭O(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。湖南AEM制氫用GDL

國(guó)科領(lǐng)纖新材料（常州）有限公司在同行業(yè)領(lǐng)域中，一直處在一個(gè)不斷銳意進(jìn)取，不斷制造創(chuàng)新的市場(chǎng)高度，多年以來(lái)致力于發(fā)展富有創(chuàng)新價(jià)值理念的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，在江蘇省等地區(qū)的紙業(yè)中始終保持良好的商業(yè)口碑，成績(jī)讓我們喜悅，但不會(huì)讓我們止步，殘酷的市場(chǎng)磨煉了我們堅(jiān)強(qiáng)不屈的意志，和諧溫馨的工作環(huán)境，富有營(yíng)養(yǎng)的公司土壤滋養(yǎng)著我們不斷開(kāi)拓創(chuàng)新，勇于進(jìn)取的無(wú)限潛力，國(guó)科領(lǐng)纖新材料供應(yīng)攜手大家一起走向共同輝煌的未來(lái)，回首過(guò)去，我們不會(huì)因?yàn)槿〉昧艘稽c(diǎn)點(diǎn)成績(jī)而沾沾自喜，相反的是面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的市場(chǎng)氛圍，我們更要明確自己的不足，做好迎接新挑戰(zhàn)的準(zhǔn)備，要不畏困難，激流勇進(jìn)，以一個(gè)更嶄新的精神面貌迎接大家，共同走向輝煌回來(lái)！