碳紙作為氣體擴散層材料，曾被列入“863”計劃。不同的氣體擴散層材料對于電極的結構、制作工藝和性能有很大的影響，而碳紙不僅具有均勻的多孔質薄層結構，且由于主要原料使用碳纖維，使它具備優(yōu)異的導性、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。

究竟碳紙需具備怎樣的性能才能更好的應用在燃料電池中？如若能夠實現(xiàn)國產化，成本有多大的下降空間？

據(jù)高工氫電調研結果顯示，目前每平方米碳紙進口價大約為300美元，如果我國自行生產碳紙價格至少可以下降到10美元以下，經濟效益非常可觀。只要能夠制備性能穩(wěn)定且優(yōu)良的碳紙，便能在國內開拓一片新的市場，還能同時進軍海外市場。

高工氫電了解到，作為質子交換膜燃料電池的關鍵技術材料之一，碳紙約占整個燃料電池20%-25%的成本。目前，國外有日本東麗、德國西格里、日本JSR、加拿大巴拉德等國外相關廠商已實現(xiàn)氣體擴散層的規(guī)模化生產，而國內受制于市場需求量低、技術不成熟等多方面原因暫未實現(xiàn)規(guī)模化生產。

自2010年起，日本東麗已將其碳紙產品售價提高了15%。以往40x40cm的售價從78USD/PCS提高至91USD/PCS，其必須供應給波音公司的碳纖產品已占據(jù)其絕大部分的產能，直至2012年，該公司已逐步停止出口燃料電池組件至其它國家；德國SGL的原材料由日本三菱供應，但已被通知將逐月減少供給；加拿大巴拉德僅供應給相關合作的整車企業(yè)。

反觀國內市場，從事碳材料研發(fā)的企業(yè)不在少數(shù)，但針對燃料電池應用領域的少之又少。

據(jù)悉，碳紙的制造工藝分為干法和濕法。干法工藝是利用氣流制網工藝首先將碳纖維制成厚度可控、均勻的無紡布，接著對其進行一系列后處理制得碳纖維紙。干法的優(yōu)點在于無需將碳纖維短切，成紙強度性能較好，規(guī)模化生產容易。干法造紙的快速發(fā)展，進一步拓寬了碳纖維紙在新能源領域中的應用。

通過濕法工藝產出的產品具有優(yōu)秀的纖維分散性。其碳纖維能提供一系列的功能包括復合材料制品表面效果、導電性、導熱性和電磁屏蔽。這些功能能滿足一系列的產品應用包括燃料電池、地熱系統(tǒng)以及特種航天材料系統(tǒng)等。產品能適應大部分樹脂系統(tǒng)。

與此同時，高工氫電了解到，氣體擴散層的核心工藝在于碳紙的選材及技術，相應碳紙應滿足材料多孔可控、導熱及導電性優(yōu)良、具備一定的機械強度、憎水性強以及高度防腐蝕。

資料顯示，氣體擴散層規(guī)模化生產將會帶來大幅的成本削減。美國能源部數(shù)據(jù)顯示，2017年，每生產10萬套質子交換膜燃料電池系統(tǒng)成本50美元/kW，其中氣體擴散層占比9%；每生產50萬套質子交換膜燃料電池系統(tǒng)成本45美元/kW，其中氣體擴散層占比6%。然而目前，公開信息表明，中國大陸氣體擴散層量產技術還是空白，主要原因是氣體擴散層的石墨化工序需要2000℃以上的高溫，但高溫爐技術尚未掌握。如今國內僅有中南大學、武漢理工大學、上海河森及安泰環(huán)境等供應商和研究機構能夠進行氣體擴散層的研發(fā)。