产品概述

碳纤维纸（简称碳纸）由短切碳纤维为原料制造而成，在微观上具有纤维多孔结构，可为气体及水的传导建立有效通道。同时，碳纸具有质量轻、表面平整、耐腐蚀、孔隙率均匀等优点。此外，具有高强度的碳纸可为PEMFC电池的安装和使用带来保障，起到稳定电极结构，提高电池的寿命。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为氢能利用的核心装置，通过电化学反应将氢气和氧气高效转化为电能、水和热能，整个过程几乎不产生污染排放，因此被广泛应用于从便携式电源到大型固定发电站等多种场景。而气体扩散层（GDL）作为PEMFC的关键组成部分，不仅承担着将反应气体均匀输送至电极表面的重任，还负责排出反应过程中产生的水分，并有效传导电子和热量。GDL主要由多孔导电材料基底层和微孔层构成，其中，碳纤维纸（简称碳纸）凭借其卓越的导电性能、均匀的孔隙结构以及出色的机械性能，成为了GDL基底材料的首选。

产品基本参数

碳纸的功能

碳纸是燃料电池气体扩散层（GDL）中一项不可或缺的基底材料, 扮演着膜电极（MEA）与双极板之间的沟通桥梁角色。

碳纸制作工艺

• 干法成型制备碳纤维纸

干法成型是近年来发展较快的一种造纸工艺技术，首先将短切碳纤维经开松分散为均匀的单根纤维，再以空气为介质，利用气流快速成网制备得到原纸，经后续黏结剂黏结、热压固化、碳化石墨化制备得到碳纤维纸。干法成型过程中的短切碳纤维长度一般为40~50 mm ，制得的碳纤维纸中碳纤维含量高、产品强度高、导电性高，但是，由于碳纤维长度较长，使得碳纤维不易分散，易缠绕打结，碳纤维之间的相互搭接也会增强“架桥”效应，形成大孔结构，造成碳纤维纸匀度相对较差，结构疏松。

• 湿法成型制备碳纤维纸

目前应用最广泛的制备工艺是湿法成型工艺，该工艺是以水为介质，将不同长度的短切碳纤维(3~20 mm)均匀分散在水中，利用抄纸机在滤网上快速真空过滤制备得到碳纤维原纸，经后续树脂浸渍、热压固化和碳化石墨化等过程制备而成。相较于干法成型，湿法成型制备得到的碳纤维纸具有良好的致密性和均匀性，非常适合加工成PEMFC专用碳纤维纸，

行业应用

• 燃料电池车市场：预计2025年燃料电池汽车碳纸市场需求量500,000平，市场规模约为3亿元；2030年燃料电池汽车碳纸市场需求量461万平，市场规模约为18.46亿元。

• PEM电解水制氢市场：预计2025年碳纸用量约为20000平，市场规模约为1200万元；据此计算，2030年碳纸市场规模约为1.52亿元（碳纸价格400元/平方）。

关于设备

成形设备是各碳纸生产厂家的技术核心，目前国内研究人员主要借鉴造纸成形设备经验进行优化调整，是否满足最优成形效果还有待生产实际检验，且在满足特殊应用场景的单层高定量碳纸成形方面还需要进一步攻关。

树脂浸渍热压设备也是碳纸连续化生产中的重要组成，目前浸渍热压设备主要借鉴造纸等行业的涂布设备经验，但实验室浸渍树脂后碳纸一般采用平板硫化机等设备进行热压固化，但批量生产时如何连续热压固化就变得极为困难。

上海联净成功开发出连续型碳纸树脂热固化压光一体机，该设备具备精确的温度和压力控制系统。通过先进的温控系统和压力调节功能，能够确保在热压过程中，碳纸材料达到均匀且稳定的温度（±2℃）和压力条件（碳纸压后厚度偏差≤±1.5%）。这种精确控制对于保证碳纸的质量和性能一致性至关重要，能够有效提升碳纸的力学性能和结构完整性。其次，该设备采用分段升温、分段压力的控制方式，逐步升温、升压、保压固化，实现多段加压。这种控制方式使得热压过程更加精细和可控，能够根据碳纸的具体工艺要求进行调整，确保每个生产环节都能达到最佳状态。

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