随着国内燃料电池汽车市场的崛起，作为电堆膜电极关键材料的气体扩散层正在加速国产化。气体扩散层的成本在燃料电池中占比较高，要降低燃料电池的成本，实现关键材料的国产化突围是必然的选项。

如中国工程院院士衣宝廉所说：“当前，作为燃料电池上游核心材料碳纸和气体扩散层，现在还处于几乎被国外供应商垄断的状态。为保障国家能源安全保障、推动国内氢能产业良好发展，中国要能造出自己的关键核心材料碳纸和气体扩散层。”

何为气体扩散层？

气体扩散层是燃料电池中的一个重要组成部分。主要起到传输气体和水分的作用，负责将双极板中的氢气和氧气引导到催化层中，为催化层提供足够的气体用于反应，同时将催化层中生成的水传递到双极板，防止生成物在催化层中堆积，阻碍反应的进一步进行。由于气体扩散层以上的特征，就要求其具备良好的导电和传热性能，同时需要良好的机械强度。

气体扩散层的材料选择对性能有着直接的影响。从材料的来源看，GDL大体分为三种：碳纤维纸、碳纤维编织布、无纺布。

在长期的实践应用过程中发现，碳纸制造工艺成熟、性能稳定，更适合应用在耐久性的燃料电池，在生产中占据着主要地位。碳纸位于膜电极的两端，其作用一是支撑电子交换膜，二涂挂催化剂，三是连接膜电极与双极板。

国产化瓶颈何在？

现阶段，碳纸供应商主要有日本东丽（Toray）、德国西格里（SGL）及加拿大巴拉德（Ballard）等厂商，其中日本东丽和德国西格里具备深厚的基础碳开发和规模化生产能力。

虽然GDL在各个领域都有广泛的应用，但是国内的相关研究起步较晚，加之碳纸制备核心被海外龙头企业垄断，技术水平对比国际先进水平来看仍有一定的差距，国产化进程比较缓慢。

正如东方证券分析师刘洋表示，“气体扩散层核心材料碳纸被海外垄断，行业龙头主要为：德国西格里、美国Avcard、日本东丽三家企业；而国内碳纸/碳布产业化速度相对较慢，亟需进行产品开发及进口替代。”

国产化机遇何在？

目前，随着政策的陆续出台，国内已有企业涉足研发气体扩散层，并且批量化生产也开始稳步发展。

3月16日，在上海碳际实业集团有限公司GDL量产线投产贯通仪式暨合格产品下线活动上，上海碳际总经理姜永燚表示，该公司GDL产品已基本达到稳定量产状态。

而早在2022年，上海碳际就已实现国产碳纸的小批量出货交付。

如今，上海碳际已经完成了A+轮的融资，本次融资资金将用于加大产品技术研发投入、加快原纸合资工厂建设、持续提升产品质量和市场服务能力。

产能方面，姜永燚表示：“上海碳际整体设计产能为40万m²/年，目前碳纸产能为30万m²/年，GDL产能15万m²/年。预计今年年底将全线打通，通过设备改造，未来可实现碳纸产能40万m²/年，GDL产能30万m²/年。”

从我国碳纸行业发展来看，国产碳纸已由试验室阶段逐步迈入小批量生产应用阶段。其中，中国纸院、金博股份、上海嘉资、上海河森电气等企业也纷纷对外披露碳纸产品研发生产的最新进展，相关标准落地也已提上日程。

如今能否把握机遇？

从行业的整体发展情况来看，目前国产碳纸的发展趋势主要体现在薄型化，可以减少传导阻力，改善电堆极化；同时也需要降低成本、扩大生产规模，以弥补进口材料的短板。

上海碳际总经理姜永燚表示，“面对碳纸的国产化发展，既需要行业形成连续性的规模化产能，也需要更好投入开发资源确保产品质量的稳定性、一致性。”

吴立群教授级高级工程师、主任表示，“我们认为气体扩散层的国产化难度不是特别大，主要难点在工程化上。要真正打赢气体扩散层这场‘硬仗’，换言之就是在未来几年国产产品能不能占到市场80%以上，能不能被头部企业大量应用，要达到这个程度是难的。”

总之，气体扩散层国产化是我国科技领域的一项重要任务。通过不断创新研究方法、优化生产工艺、完善产业链条以及争取政策支持等手段，我国气体扩散层研究已取得一定的进展，上海碳际等企业正走在加速追赶的路上，为实现气体扩散层的国产化奠定了坚实基础，燃料电池核心部件和材料距离攻克国产化的最后一个壁垒已经不远了。

未来，我国在这一领域有望取得更多突破，为国家经济发展和社会进步做出更大贡献。