又一企业发布成果 气体扩散层国产化之路还有多远？
来源:新材料在线发布时间:2022-08-282132浏览
询问 AI近日，中国华电发布了气体扩散层（GDL）成果。
据介绍，产品性能达到国际先进——采用自动化卷对卷连续化生产工艺，建成的气体扩散层产线，产品宽幅最大1.2m，电阻、气通量、拉伸强度等性能达到或超过国内外同类产品水平，能够满足燃料电池、电解水、液流电池产品对气体扩散层的需求。
难点在于碳纸
气体扩散层的成本通常占据燃料电池的20-25%。
气体扩散层的主要作用是支撑催化剂，以及为参与反应的气体和生成的水提供传输的通道。气体扩散层主要包括碳纸基材，碳布基材和金属基材等类型。其中碳纸凭借制造工艺成熟、性能稳定、成本相对较低和适于再加工等优点，成为目前商业化的首选材料。
不过，碳纸仍掌握在日本东丽、德国SGL等少数外企手里，不但价格高昂，且被限制出口。这一不起眼的关键材料，摇身成为国内氢燃料电池产业进入下一发展阶段的“拦路虎”之一。
据了解，当前中国大陆的氢燃料电池研究和生产使用的碳纸主要来自日本东丽、德国SGL、加拿大巴拉德和中国台湾的碳能等企业，前述企业产品在机械性能上达到了一定强度，同时保持着良好的电学、热学性能和气体透过率。
实际上，我国在“八五”期间，就专门研究过碳纤维造纸技术，但燃料电池用气体扩散层的碳纤维纸处于起步阶段。
碳纸成香饽饽
美国Avcarb公司预测，中国大陆市场对气体扩散层的需求将在2025年达到100万平方米，并将在2030年进一步突破2000万平方米的里程碑。
闻风而动的外资企业已然杀入中国大陆市场，Avcarb就是其中之一。据相关报道资料显示，其预计2022年就可以开始交付本土造的产品，并预计2025年在国内满足100万平方米年产能的目标。
国内企业也反应及时。据报道，2020年4月，上海华谊集团与VIBRANT EPOCH LTD正式签署合作框架协议。目标实现商业化产能30万平米/年。
2021年4月，锦美碳材与苏州中车氢能签约合作推动“燃料电池碳纸国产化项目”。
碳/碳复合材料发家的金博碳素也成立子公司金博氢能，发布公告进军碳纸。其公告显示，将凭借多年的碳纤维编织技术、化学气相沉积、碳化、石墨化等全套碳基复合材料制备技术和关键装备的能力，可为氢燃料电池用碳纸等相关产品的研发提供技术支持。
九方金融研究所的研究报告显示，目前我国气体扩散层技术还在进行探索，碳纸类材料的实验室技术可对标国际部分先进产品水平，但在实现产品规模化生产方面还有一定差距。
报告指出，国内知名的气体扩散层企业主要有台湾碳能、通用氢能、江苏氢电、江苏清能、上海河森电气等。
国产化瓶颈在哪？
商业化的关键在于低成本。而在制造环节，产品一致性与良率，是决定成本的重要因素。
每个膜电极需要2片碳纸。大功率的燃料电池、电堆往往需要300-400片甚至更多的膜电极组，所以对膜电极质量的把控，产品的良品率和一致性要求非常高。
有专家认为，膜电极良品率从99%降到90%，很有可能会导致下一个电堆的组装和生产过程成本翻一番以上，所以从膜电极到客户的单堆验证，再到燃料电池发动机系统的验证，最后上路行驶验证，一步都不能落下。
碳纸作为膜电极关键材料，一致性与良率的保证十分重要，这也是国产化的瓶颈之一。
业内人士认为，关键材料的研发是基于过去0到1的积累，任何一家企业或者一批企业都没有办法把这个过程做好，所以需要跟供应链和合作伙伴密切配合，在这方面逐步实现多层级、全方位、全产业链的工程验证。
据介绍，产品性能达到国际先进——采用自动化卷对卷连续化生产工艺，建成的气体扩散层产线，产品宽幅最大1.2m，电阻、气通量、拉伸强度等性能达到或超过国内外同类产品水平，能够满足燃料电池、电解水、液流电池产品对气体扩散层的需求。
难点在于碳纸
气体扩散层的成本通常占据燃料电池的20-25%。
气体扩散层的主要作用是支撑催化剂，以及为参与反应的气体和生成的水提供传输的通道。气体扩散层主要包括碳纸基材，碳布基材和金属基材等类型。其中碳纸凭借制造工艺成熟、性能稳定、成本相对较低和适于再加工等优点，成为目前商业化的首选材料。
不过，碳纸仍掌握在日本东丽、德国SGL等少数外企手里，不但价格高昂，且被限制出口。这一不起眼的关键材料，摇身成为国内氢燃料电池产业进入下一发展阶段的“拦路虎”之一。
据了解，当前中国大陆的氢燃料电池研究和生产使用的碳纸主要来自日本东丽、德国SGL、加拿大巴拉德和中国台湾的碳能等企业，前述企业产品在机械性能上达到了一定强度，同时保持着良好的电学、热学性能和气体透过率。
实际上，我国在“八五”期间，就专门研究过碳纤维造纸技术，但燃料电池用气体扩散层的碳纤维纸处于起步阶段。
碳纸成香饽饽
美国Avcarb公司预测，中国大陆市场对气体扩散层的需求将在2025年达到100万平方米，并将在2030年进一步突破2000万平方米的里程碑。
闻风而动的外资企业已然杀入中国大陆市场，Avcarb就是其中之一。据相关报道资料显示，其预计2022年就可以开始交付本土造的产品，并预计2025年在国内满足100万平方米年产能的目标。
国内企业也反应及时。据报道，2020年4月，上海华谊集团与VIBRANT EPOCH LTD正式签署合作框架协议。目标实现商业化产能30万平米/年。
2021年4月，锦美碳材与苏州中车氢能签约合作推动“燃料电池碳纸国产化项目”。
碳/碳复合材料发家的金博碳素也成立子公司金博氢能，发布公告进军碳纸。其公告显示，将凭借多年的碳纤维编织技术、化学气相沉积、碳化、石墨化等全套碳基复合材料制备技术和关键装备的能力，可为氢燃料电池用碳纸等相关产品的研发提供技术支持。
九方金融研究所的研究报告显示，目前我国气体扩散层技术还在进行探索，碳纸类材料的实验室技术可对标国际部分先进产品水平，但在实现产品规模化生产方面还有一定差距。
报告指出，国内知名的气体扩散层企业主要有台湾碳能、通用氢能、江苏氢电、江苏清能、上海河森电气等。
国产化瓶颈在哪？
商业化的关键在于低成本。而在制造环节，产品一致性与良率，是决定成本的重要因素。
每个膜电极需要2片碳纸。大功率的燃料电池、电堆往往需要300-400片甚至更多的膜电极组，所以对膜电极质量的把控，产品的良品率和一致性要求非常高。
有专家认为，膜电极良品率从99%降到90%，很有可能会导致下一个电堆的组装和生产过程成本翻一番以上，所以从膜电极到客户的单堆验证，再到燃料电池发动机系统的验证，最后上路行驶验证，一步都不能落下。
碳纸作为膜电极关键材料，一致性与良率的保证十分重要，这也是国产化的瓶颈之一。
业内人士认为，关键材料的研发是基于过去0到1的积累，任何一家企业或者一批企业都没有办法把这个过程做好，所以需要跟供应链和合作伙伴密切配合，在这方面逐步实现多层级、全方位、全产业链的工程验证。
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