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（GDL）正在加速开启国产化，以通用氢能为代表的国内气体扩散层企业正在加快推出批量化产品。“目前公司的气体扩散层已经在巴拉德、捷氢科技、潍柴动力等头部燃料电池企业测试验证，部分企业已经验证了6个月以上。”深圳市通用氢能科技有限公司（下称“通用氢能”）总经理尧克光博士告诉高工氢电，预计今年下半年就可以通过验证期，开启批量供货。对于燃料电池核心部件和关键材料的国产化来说，目前已经进展到了膜电极最为核心的部分：对比质子交换膜、催化剂和气体扩散层，其中国产质子交换膜和催化剂已经在过去的一年里实现了小批量的装堆应用，国产气体扩散层也有望在今年真正实现批量商用，从而突破燃料电池国产化的最后一层屏障。气体扩散层的制备难题
气体扩散层在燃料电池中起到支撑催化层、收集电流、传导气体和排出反应产物水的重要作用。由于气体扩散层以上的特征，也就要求其具备良好的传质、传热、和导电的性能，再加上需要它具备一定的机械强度来支撑膜电极，良好的机械强度自然必不可少。因此，要做好气体扩散层并非易事。“要做好气体扩散层首先需要有一个好的气体扩散层材料。”尧克光表示，气体扩散层的材料选择有较高的要求。GDL从材料来源来看，大体分为四种，碳纤维纸、碳纤维编织布、无纺布以及碳黑纸。由于原材料和制备工艺的不同，得到的扩散层材料的性能也存在差异。在长期的实验和应用过程中发现，由于碳纤维纸质量轻、表面平整、耐腐蚀、孔隙率均匀且强度高，厚度可根据使用要求调整，更适合耐久性燃料电池使用。碳纸也因其制造工艺成熟、性能稳定，成为气体扩散层材料的主流选择。“碳纸的基材来源于碳纤维，把碳纤维做成碳纸才是核心的难点所在。”上海亿氢科技有限公司技术中心副总王天喜告诉高工氢电，日本东丽正是凭借深厚的技术积累，自产碳纤维、碳纸从而成为气体扩散层领域的龙头企业。除了碳纤维基材，掌握材料的结构和水热管理也相当关键，现阶段国产气体扩散层跟国外的先进水平相比存在一定的差距。“从气体扩散层的技术指标来看，国外先进水平电流密度达到2.5-3.0A/cm，国内在过去的一年里进步很快，已经能达到进口产品的中等水平。”国内一家膜电极企业技术负责人认为，国产气体扩散层技术上已经能达标，还需要打通验证的关卡，这个验证周期需要接近一年的时间。国产气体扩散层商用提速
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，实现这部分国产化突围是必然的选项。美国能源部（DOE）数据显示，GDL规模化生产将会带来大幅的成本降低。每生产10万套质子交换膜燃料电池系统，其中GDL占比9%，每生产50万套质子交换膜燃料电池系统，GDL占比6%。现阶段，燃料电池生产商大多采用日本东丽、美国Avcarb、德国SGL等厂商的气体扩散层产品，其中日本东丽、Avcarb占据较大的市场份额。东丽和SGL的产品价值链始于自己生产的碳纤维碳纸，一直到微孔层MPL涂布，具备深厚的基础碳材料开发和规模化生产能力。高工氢电了解到，国内只有通用氢能、江苏天鸟、上海嘉资等少数企业涉足研发气体扩散层，并且大多处在小批样试产的状态。其中通用氢能近两年来发展很快，其产品已经得以在国内多家燃料电池企业测试验证，并且准备了批量的生产线，为接下来的批量化供应做好了准备。“目前公司已经接到不少意向订单，深圳的生产线已经建成了年产10万㎡气体扩散层的产能，公司目前正在购置设备，计划下半年在天津的生产基地建成100万㎡的生产线。”尧克光表示，从接触下游客户的情况来看，大家对国产GDL认可度还算不错，部分客户在今年完成验证周期后就可以逐渐批量供货了。“从公司测试的情况来看，国产的气体扩散层在技术指标上已经逐渐接近进口的品牌。”王天喜认为，燃料电池汽车示范应用城市群的政策更鼓励应用国产材料，亿氢科技在质子交换膜和催化剂方面已经启用了国产材料，正在尝试导入国产的气体扩散层产品。按照示范期的补贴政策，投入运营的氢燃料电池汽车中导入国产气体扩散层可以获得0.3分的奖励，这也为国产气体扩散层追赶进口品牌留下了4年的时间窗口。“国产的气体扩散层要取得商用突破，最关键的还是要解决供应链管理和质量控制这两大核心问题。”鸿基创能CEO邹渝泉博士认为，做成微孔层MPL涂布不是很难，GDL只有从碳纤维层面打通碳纸的国产化，才具备自主化优势，鸿基创能计划今年下半年在一款膜电极产品中导入国产气体扩散层。尽管气体扩散层的国产化突围是一个艰难的过程，但通用氢能等企业正走在加速追赶的路上，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。 
