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燃料电池气体扩散层（GDL）是燃料电池膜电极的重要组成部分，位于流场和催化剂层之间，是支撑催化剂层和收集电流的重要结构，同时为电极反应提供气体、质子、电子和水等多个通道。气体扩散层材料的性能直接影响着电化学反应的进行和电池的工作效率。选用高性能的气体扩散层材料，有利于改善膜电极的综合性能。
燃料电池气体扩散层需要具备以下要求：均匀的多孔质结构，透气性好；电阻率低，电子传导能力强；结构紧密且表面平整，减小接触电阻，提高导电性能；具有一定的机械强度，适当的刚性与柔性，利于电极的制作，提供长期操作条件下电极结构的稳定性；适当的亲水/憎水平衡，防止过多的水分阻塞孔隙而导致气体透过性能下降；具有良好的化学稳定性和热稳定性。
气体扩散层(GDL)是一类疏水多孔介质材料，通常由多孔、非编织性和大孔结构的碳基材组成，基材经PTFE疏水处理后，并涂覆有单层或多层微孔层(MPL)。一般，质子交换膜燃料电池用气体扩散层材料应具有反应气扩散、产物水扩散传输、导电、导热和机械支撑等关键特性。
反应气扩散
气体扩散层的首要任务是传送反应气氢气和氧气，确保足够的反应物质快速和均匀扩散至催化层。因此，气体扩散层的孔径在一定范围内应足够大，且孔隙需具备足够的疏水特性以避免燃料电池的产物水阻塞孔道。
产物水扩散与传输
一方面，气体扩散层需有效将液态水自催化层移至流场板(或极板)，以避免液态水阻塞反应物扩散通道引起传质极化增加。另一方面，排水特性需进行最佳设计。排水能力过强，将导致质子膜过度干燥产生“脱水”现象，质子传导率下降。
导电
气体扩散层材料导电能力高有助于降低电子传导过程中的欧姆损失。但调整气体扩散层的其他物理特性会影响到材料的导电特性，如：增加气体扩散层的孔隙率及PTFE含量时，通常导电率将下降。一般，碳基材料的导电特性可依据碳材料的热处理温度进行改善。
导热
典型PEMFC单体温度分布
膜电极反应产生的热量需自气体扩散层传导至极板，同时需保持膜电极温度分布均匀。热量的局部累积将对电池的电极反应、质子膜欧姆损失、水挥发与冷凝产生直接影响。
机械支撑
在膜电极组件中，气体扩散层扮演着支撑CCM角色，即保护催化层和质子膜作用。此外，气体扩散层的存在避免了流场板高强度面压对CCM的损伤、电池装配过程中CCM浸入流场板引起的干扰传质和强度破坏等问题。
气体扩散层材料技术
气体扩散层（GDL）通常由基底层和微孔层组成。基底层经过疏水处理后，在其上涂覆单层或多层微孔层，从而制成气体扩散层。其中，基底层通常由碳纤维各向异性堆叠组成，直接与双极板接触；微孔层由纳米碳分和疏水材料混合而成，直接与催化层接触。
气体扩散层制作工艺中不同碳纤维产品
目前基底层主要是由多孔的碳纤维纸或碳纤维布构成。碳纤维纸和碳纤维布的多孔结构为反应物气体以及产物水提供了传导的通道。碳纤维纸是以碳纤维主要材料，辅以黏合剂经抄纸工艺而制得的纸状材料。微孔层是由将导电炭黑和疏水剂用溶剂混合均匀后得到的黏稠浆料，采用丝网印刷、喷涂或涂布方式将其涂覆到基底层表面，经过高温固化，得到微孔层。而完成微孔层的涂覆后的基底层进一步优化了微观上的传质、传热、导水和导电性能。因此，基底层和微孔层共同决定了气体扩散层的产品特性。
气体扩散层（GDL）在电池中起到支撑催化剂层并提供反应气体和生成水的通道，同时还要具备比较良好的导电性能及在电化学反应下的抗腐蚀能力。因此GDL材料的性能直接影响着电化学反应的进行和电池的工作效率。选用高性能的GDL材料，有利于改善膜电极的综合性能。
气体扩散层发展
未来，气体扩散层有两个发展方向：
1）设计具有梯度孔径的GDL，以提高膜电极本身的传质能力。例 如，降低 GDL 一侧或两侧的孔隙率可以降低接触电阻并在 GDL 内部产生孔隙梯度，以促 进反应物供应和水分去除。
2）采用“集成双极板-膜电极”或“无气体扩散层”设计，减少或消除界面电阻，以同时满足导电、气体分配和水管理的要求。
国内外气体扩散层生产商
德国西格里SGL
德国西格里碳素集团是目前世界上最大的碳石墨产品制造商，德国西格里（SGL）是德国SIGRI股份有限公司和美国大湖碳素公司于1992年合并而成，拥有从碳、石墨产品到碳纤维及碳碳复合材料在内的完整生产线，其产品在钢铁、炼铝、汽车制造、化工、电子半导体、光伏和LED产业、锂离子电池等行业具有广泛应用。
德国西格里（SGL）于1998年进入中国，集团旗下中国业务主要分布在上海，由上海西格里东海碳素有限公司、西格里特种石墨（上海）有限公司、西格里石墨技术（上海）有限公司及其生产基地组成。
日本东丽
东丽集团是世界著名的以有机合成、高分子化学、生物化学为核心技术的高科技跨国企业。东丽公司是世界上最早从事反渗透膜技术开发的企业之一，早在二十世纪60年代就开始了膜技术的研究，从原材料的选用、制膜技术的开发以及膜元件构造的设计等，为这一技术在超纯水、海水淡化等水处理领域的应用发展做出了卓越的贡献。现在东丽已经成为世界上少数的能同时提供醋酸纤维膜和聚酰胺复合膜的厂家；同时东丽公司也是世界上唯一一家具有RO、NF、UF、MF、纤维滤布系列膜技术研发与向市场提供全系列商业化膜产品的膜厂家。
东丽的碳纸技术研发从1982年开始，并在2005年开发出碳纸卷。随后于2008年，东丽利用碳纸开发技术开始开发气体扩散层（即具有MPL涂层的碳纸）。
三菱化学
三菱化学全称为三菱化学集团株式会社，该集团主要业务领域包括功能商品领域、材料领域和健康保健领域，主要研发产品有超低介电损耗薄膜、绿色KTF和BioPTMG等。
三菱化学公司是一家综合公司，由三菱化成公司和三菱油化有限公司于1994年10月1日合并而成。三菱化学的销售额在日本化学行业中居于首位。三菱化学集团是由三菱化学株式会社，三菱化学控股株式会社，三菱制药株式会社以及3个公司的下属企业组成。
三菱化学公司的气体扩散层呈卷状，适合批量生产。形态为碳纸，表面平滑性优异。其多孔质结构，增强了水分管理功能。卷对卷的后期加工性能优异。
美国AvCarb
AvCarb Material Solution(简称AvCarb)，AvCarb成立于1950年，公司总部位于美国马萨诸塞州的洛厄尔市(Lowell)，负责包括碳材料制造、热处理以及产品涂层在内的环节，并拥有国际标准组织ISO9001认证、TS16949认证。GDL是AvCarb在新能源领域的主要产品。自2000年起，AvCarb开始GDL材料的研究并参与相关DOE计划，进行高性能GDL开发，并对全球燃料电池制造商供应GDL。
科学材料站中美国AvCarb部分产品
科德宝集团
科德宝集团是全球领先的非织造布供应商。基于其高科技产品组合，科德宝为所有聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC) 和直接甲醇燃料电池 (DMFC) 应用提供 GDL 材料。
科德宝H14 H15 H23 亲水碳纸
江苏天鸟
江苏天鸟高新技术股份有限公司（以下简称“江苏天鸟”）江苏省宜兴市，成立于1997年，是江苏省高新技术企业。主要从事碳纤维、芳纶纤维、石英纤维等特种高科技纤维的应用研究及开发，是专业生产高性能碳纤维织物、芳纶纤维织物、飞机碳刹车预制件、高性能碳/碳复合材料新型预制件的高新技术企业。 江苏天鸟承担着国内所有生产飞机碳刹车盘单位的碳纤维预制件供应。天鸟公司历经多年努力，研制成功的准三维立体碳纤维预制体制备技术，是碳纤维应用领域的一项重大技术创新，处于国际领先水平。核心技术已获国家发明专利，拥有全部知识产权。
通用氢能
深圳市通用氢能科技有限公司（以下简称“通用氢能”）成立于2018年，)是华电重工股份有限公司控股的国家高新技术企业，公司致力于氢能关键材料气体扩散层、质子交换膜及催化剂的研发与批量化制造，解决PEM电解水制氢和氢燃料电池领域的“卡脖子“问题，通过关键材料的隆本增效助力我国氢能产业的快速发展。
通用氢能已经建成国内第一条卷对卷连续化生产GDL产线，年产能10万平米，产品与国内外数十家企业达成合作意向，也为多家头部企业提供产品。
此外，通用氢能也建成了世界首条连续化生产DMD与质子交换膜生产线，及催化剂和膜电极生产线，主打燃料电池气体扩散层、质子交换膜、催化剂和膜电极产品等，并进行相关产品的多元化，满足各类燃料电池车、无人机、轨道交通、电站等要求。
上海济平新能源
上海济平新能源科技有限公司（以下简称“济平新能源”）成立于2018年8月，是国内第一家实现催化剂公斤级量产的科技型企业。气体扩散层方面，上海济平气体扩散层技术是基于具特点的浆液配制法及形成均匀微孔层的步骤。性能优异的GDL除能让气体均匀扩散进催化剂层进行3相反应外，还须构造有利于排水；浆液中粒子分散良好，且在GDL形成时不会团聚；浆液流动性质佳且稳定，适合涂抹；孔隙分布控制良好，使MEA能在很广的湿度范围能保持好的性能。
2019年8月，济平新能源举办投产仪式，成为国内第一家量产催化剂和气体扩散层的企业。
台湾碳能科技
台湾碳能科技股份有限公司（以下简称“台湾碳能”）成立于2006年9月，主要研发与生产销售气体扩散层、碳纤维纸与碳纤维布，以及VRB电极材料，并于2012年10月正式推出高导热人工石墨片，作为高阶智慧型手机用的导热、散热元件，已正式供货给多家国际级智慧型手机大厂。
台湾碳能第二代全新的碳纤维基材已经研发完成，新一代的碳纸碳布针对燃料电池的运作特性进行客制化设计，可适用于干式或加湿设计，使燃料电池性能得以优化。
上海碳际实业
上海碳际实业集团有限公司（以下简称“上海碳际”）是一家定位做氢能与燃料电池上游关键材料——气体扩散层和高性能碳材料的硬科技企业。公司目前聚焦于燃料电池和制氢电池用的炭纸和气体扩散层技术和产品，旨在打破国外厂商垄断，助力中国氢能与燃料电池产业摆脱“卡脖子”之风险。
今年，上海碳际完成千万级A+轮融资，本次融资资金将用于加大产品技术研发投入、加快原纸合资工厂建设、持续提升产品质量和市场服务能力。
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