產品概述

碳纖維紙（簡稱碳紙）由短切碳纖維為原料制造而成，在微觀上具有纖維多孔結構，可為氣體及水的傳導建立有效通道。同時，碳紙具有質量輕、表面平整、耐腐蝕、孔隙率均勻等優(yōu)點。此外，具有高強度的碳紙可為PEMFC電池的安裝和使用帶來保障，起到穩(wěn)定電極結構，提高電池的壽命。

質子交換膜燃料電池（PEMFC）作為氫能利用的核心裝置，通過電化學反應將氫氣和氧氣高效轉化為電能、水和熱能，整個過程幾乎不產生污染排放，因此被廣泛應用于從便攜式電源到大型固定發(fā)電站等多種場景。而氣體擴散層（GDL）作為PEMFC的關鍵組成部分，不僅承擔著將反應氣體均勻輸送至電極表面的重任，還負責排出反應過程中產生的水分，并有效傳導電子和熱量。GDL主要由多孔導電材料基底層和微孔層構成，其中，碳纖維紙（簡稱碳紙）憑借其卓越的導電性能、均勻的孔隙結構以及出色的機械性能，成為了GDL基底材料的首選。

產品基本參數

碳紙的功能

碳紙是燃料電池氣體擴散層（GDL）中一項不可或缺的基底材料, 扮演著膜電極（MEA）與雙極板之間的溝通橋梁角色。

碳紙制作工藝

• 干法成型制備碳纖維紙

干法成型是近年來發(fā)展較快的一種造紙工藝技術，首先將短切碳纖維經開松分散為均勻的單根纖維，再以空氣為介質，利用氣流快速成網制備得到原紙，經后續(xù)黏結劑黏結、熱壓固化、碳化石墨化制備得到碳纖維紙。干法成型過程中的短切碳纖維長度一般為40~50 mm ，制得的碳纖維紙中碳纖維含量高、產品強度高、導電性高，但是，由于碳纖維長度較長，使得碳纖維不易分散，易纏繞打結，碳纖維之間的相互搭接也會增強“架橋”效應，形成大孔結構，造成碳纖維紙勻度相對較差，結構疏松。

• 濕法成型制備碳纖維紙

目前應用最廣泛的制備工藝是濕法成型工藝，該工藝是以水為介質，將不同長度的短切碳纖維(3~20 mm)均勻分散在水中，利用抄紙機在濾網上快速真空過濾制備得到碳纖維原紙，經后續(xù)樹脂浸漬、熱壓固化和碳化石墨化等過程制備而成。相較于干法成型，濕法成型制備得到的碳纖維紙具有良好的致密性和均勻性，非常適合加工成PEMFC專用碳纖維紙，

行業(yè)應用

• 燃料電池車市場：預計2025年燃料電池汽車碳紙市場需求量500,000平，市場規(guī)模約為3億元；2030年燃料電池汽車碳紙市場需求量461萬平，市場規(guī)模約為18.46億元。

• PEM電解水制氫市場：預計2025年碳紙用量約為20000平，市場規(guī)模約為1200萬元；據此計算，2030年碳紙市場規(guī)模約為1.52億元（碳紙價格400元/平方）。

關于設備

成形設備是各碳紙生產廠家的技術核心，目前國內研究人員主要借鑒造紙成形設備經驗進行優(yōu)化調整，是否滿足最優(yōu)成形效果還有待生產實際檢驗，且在滿足特殊應用場景的單層高定量碳紙成形方面還需要進一步攻關。

樹脂浸漬熱壓設備也是碳紙連續(xù)化生產中的重要組成，目前浸漬熱壓設備主要借鑒造紙等行業(yè)的涂布設備經驗，但實驗室浸漬樹脂后碳紙一般采用平板硫化機等設備進行熱壓固化，但批量生產時如何連續(xù)熱壓固化就變得極為困難。

上海聯(lián)凈成功開發(fā)出連續(xù)型碳紙樹脂熱固化壓光一體機，該設備具備精確的溫度和壓力控制系統(tǒng)。通過先進的溫控系統(tǒng)和壓力調節(jié)功能，能夠確保在熱壓過程中，碳紙材料達到均勻且穩(wěn)定的溫度（±2℃）和壓力條件（碳紙壓后厚度偏差≤±1.5%）。這種精確控制對于保證碳紙的質量和性能一致性至關重要，能夠有效提升碳紙的力學性能和結構完整性。其次，該設備采用分段升溫、分段壓力的控制方式，逐步升溫、升壓、保壓固化，實現多段加壓。這種控制方式使得熱壓過程更加精細和可控，能夠根據碳紙的具體工藝要求進行調整，確保每個生產環(huán)節(jié)都能達到最佳狀態(tài)。

客戶定制方案

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