氢燃料电池气体扩散层（GDL）选型指南

碳纤维布，碳能科技

目前多数以日本东丽、德国科德宝、西格里（SGL）等国外供应商为主，国内也有部分厂商可以小批量供货了，如深圳通用氢能、台湾碳能、江苏氢电、江苏清能、上海河森电气、济平新能源等。下面我们就从生产工艺、国标要求以及企业提供参数层面做一些选型说明。

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一、GDL生产工艺简介

在正式开篇GDL如何选型之前，我们先简单了解一些GDL的制取过程，下面是一张GDL制取的典型工艺图。可以简单归结为有机纤维碳化—造纸/织布工艺—石墨化—疏水处理—造微孔层五个阶段。

二、国标解读

根据GB-T 20042.7—2014《质子交换膜燃料电池第7部分—碳纸特性测试方法》的定义，共定义了八项关键指标，分别为：

厚度均匀性
机械强度。细分为抗拉强度、抗弯强度、压缩特性三个指标。
电阻率。单位为mΩ • cm ，分平面方向和垂直方向两个值。
透气率。单位为毫升毫米每平方厘米小时毫米示柱［mL • mm/(cm2 • h • mmHg）］。
孔隙率。炭纸孔隙体积占其总体积的百分率。
表观密度。炭纸质量与表现体积的比值，单位为克每立方厘米（g/cm3)。
面密度。炭纸质量与表现面积的比值，单位为克每平方厘米（ g/cm2 ）。
粗糙度。

特别说明：

国标在附件C中特别提到一个导热系数（W/(m • K) ），细分为垂直方向导热系数和水平方向导热系数，但是在正文部分没有做详细说明。但这对GDL来说也是一个很重要的指标。
两个铜电极本体电阻、炭纸与电极间接触电阻总和。

三、企业提供参数

下面分别是来自国内通用氢能、国外西格里、东丽的不同规格性能参数表：

通用氢能GDL性能参数表

说明：基本上有对照国标项目提供参数，但有些参数是和GDL几何尺寸（厚度）相关；另接触电阻需要适配测试，单独提供仅能作为参考；孔隙率以及透气率最终可以用气通量来表征。当然作为MEA的重要组成部分，最终的一些性能需要组成单体电池才能完整体现。以上参数仅能作为基本选型依据。另还有比较重要的一个参数导热系数本参数表未明确说明。

西格里碳纸参数表

东丽碳纸参数表

说明：从西格里和东丽的产品参数表来看，相对提供信息更完整，几乎可以和国标提列项目相对应，当然我们国标制定也有参考相关国外成熟产品规格。

结语：

对于一个MEA模组的一个部件，有些性能需要组堆后看单电池的极化曲线才能完美表征。以下是通用氢能产品的一个极化曲线对比图，仅供大家参考。

所以对于GDL选型我们只能基于基本参数选型后，更多需要在单体电池状态下实测才能比较完整体现产品性能。

来源：氢眼所见

原文始发于微信公众号（艾邦氢科技网）：氢燃料电池气体扩散层（GDL）选型指南

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