气体扩散层(GDL)通常位于燃料电池的电极和双极板之间,起到收集电流、传导气体、排出反应产物水、支撑和稳定电极结构等作用。气体扩散层需具备良好化学稳定性、热稳定性、导电性以及机械强度。气体扩散层基底材料众多,包括无纺布、碳纤维纸、碳黑纸以及碳纤维编织布等。碳纤维纸为气体扩散层理想基底材料,具有均匀多孔质薄层结构,以石墨化碳纤维为原材料,导电性能更优。
气体扩散层制备工艺较为复杂,需先将碳纸浸入聚四氟乙烯乳液,利用马弗炉对其进行焙烧,去除聚四氟乙烯乳液所含的表面活性剂,以达到憎水效果,再将一定量碳粉、聚四氟乙烯和适量异丙醇水溶液相混合,刷涂到经憎水处理的碳纸上,对其进行烘烤,最终制得气体扩散层。目前,全球各大企业气体扩散层制备流程基本相同,前段碳纸制备工艺则包括碳纤维编织、湿法以及干法三种。
根据新思界产业研究中心发布的《
2022-2027年中国气体扩散层行业市场行情监测及未来发展前景研究报告》显示,气体扩散层行业发展与燃料电池市场需求具有相关性。受益于国家政策支持,我国燃料电池汽车行业景气度不断提高。据中国汽车工业协会统计数据显示,2021年我国燃料电池汽车销量为1586.0辆,同比增长34.2%。在此背景下,我国燃料电池装机量不断提升,2021年我国燃料电池系统装机量为226.7MW,同比增长171.2%。在市场需求带动下,我国气体扩散层行业发展空间不断扩大。
全球气体扩散层生产企业主要集中于美国、德国和日本,包括美国AvCarb、德国西格里SGL以及日本东丽TORAY,其中德国西格里和日本东丽占据全球市场近65.0%的份额。我国气体扩散层行业起步较晚,加之碳纸制备核心工艺被海外龙头企业垄断,导致我国气体扩散层国产化进程比较缓慢。目前,我国气体扩散层企业多处于研究开发阶段,包括上海华谊、武汉绿动氢能、江苏天鸟、深圳通用氢能、中氢科技等。
新思界
行业分析人士表示,气体扩散层为燃料电池关键组成部分,近年来我国燃料电池汽车行业景气度不断提高,随着市场需求持续释放,未来我国气体扩散层行业发展前景将不断向好。但目前,我国气体扩散层市场被海外企业垄断,本土企业亟需加强研究开发能力,以推动我国气体扩散层国产化进程不断加快。