CN101501904A - 多层扩散介质基板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有改进的机械性能的多层扩散介质基板。该扩散介质基板包括至少一个硬质层和至少一个可压缩层。该至少一个硬质层同该至少一个可压缩层相比，在x－y轴方向上具有更大的硬度。该至少一个可压缩层在z轴方向上具有更大的可压缩性。本发明还公开了制作多层扩散介质基板的方法。

Description

多层扩散介质基板
发明领域
本发明涉及发电为车辆或其它机器提供动力的燃料电池和装置。更具体地，本发明涉及将多层气体扩散介质基板应用于膜电极组件(MEA)和流场之间，该多层气体扩散介质基板具有靠近MEA设置的相对柔软且有弹性的可压缩层，和靠近流场设置的硬质层(stiff layer)。该结构获得了最佳的气体扩散介质的机械完整性，并由此产生了燃料电池的最佳性能。
发明背景
燃料电池技术是汽车工业上相对近期的发展。已发现燃料电池动力设备能够获得高达55％的效率。另外，燃料电池动力设备只排出热和副产物：水。
燃料电池在其中心处包括三种组分：阴极催化剂层、阳极催化剂层，以及夹在阴阳极层之间传导质子的电解质。这种用于质子交换膜(PEM)燃料电池的三层夹心结构在此间称为膜电极组件(MEA)，有时称其为催化剂涂层膜(catalyst-coated membrane)(CCM)。操作中，阳极层内的催化剂将氢分解为电子和质子。在单一的燃料电池装置(arrangement)中，电子作为电流，由阳极流经可提供电能的外电路，随后至阴极。质子由阳极通过电解质迁移至阴极。阴极层内的催化剂利于氧分子分解，随后与质子(穿过膜的)和电子(提供电能后返回的)反应形成水。单个的燃料电池可串联式堆叠在一起以产生更大的电压和更多的电量。
在PEM燃料电池内，聚合物膜起到阴阳极之间的电解质作用。当前在燃料电池应用中使用的聚合物膜需要一定程度的湿度以利于膜的质子传导性。因此，通过湿度/水处理使膜维持适当级别的湿度，对于燃料电池的正常运行是很重要的。聚合物电解质膜吸水时膨胀，变干时收缩，因此需要对燃料电池堆进行设计以处理变化的膜体积对电池堆尺寸和内部压缩的影响。
置于MEA外面的是一对气体扩散介质(如下所述)，和用于机械固定MEA并电连接燃料电池堆内串联的相邻MEA的导电隔板(也称双极板)。隔板两侧(其中的一侧朝向一个电池单元的MEA和气体扩散介质，另一侧朝向电池堆内相邻电池单元的MEA和气体扩散介质)提供有气体通道，也称为流场，用以提供反应气体，即向一个MEA的阳极侧提供的氢，和向相邻的MEA的阴极侧提供的空气/氧气。该流场还提供通过未反应气体携带，以将产物水由电池单元中除去的方式。双极板通常还在其内包含冷却通道，如此构造便于冷却剂与加入和移出阴阳极的气体隔离。
在燃料电池内，通常由碳纤维纸或碳纤维布制成的气体扩散介质，置于双极板的流场和MEA之间，以利于反应气体向电极的最佳扩散，提供电子的最佳传导，将MEA处产生的热输送给双极板冷却通道内的冷却剂，以及便于将自阴极的产物水运送至流场。扩散介质还可适应双极板和扩散介质的厚度变化，以及保护MEA不会在压缩时被双极板破坏，作为柔软的MEA和硬质双极板之间的机械缓冲层。扩散介质的几何形状通常为片状，约100-400微米厚，覆盖电池单元的整个活性区域(通常50-1000cm2)。在如下讨论中，我们称该扩散介质(100-400微米厚，通常150-300微米厚)的“厚度方向”为z轴方向。这使其区别于该片材的两个“平面内方向”，以下称为x-y轴方向。
一方面，需要扩散介质在x-y轴方向上坚硬，以便于在压缩时，该扩散介质不会挤入双极板的流场通道内。这样的挤入增大各自的流场气体入口至流场出口间的压降，该压降将增加压缩机容量需求和电能消耗需求。另外，该挤入可以引起阳极室与阴极室之间产生大的压差，进而破坏MEA。另外，需要扩散介质在x-y轴方向上具有一定硬度，以便增大流场通道区域上的MEA和扩散介质之间的接触压力，由此减少MEA和扩散介质之间的电接触电阻和热接触电阻。该扩散介质的硬度定义为在x或y轴方向上产生规定的变形所需的力[Timoshenko S.P.和Gere J.M.，1972年，材料机械性能(Mechanicsof Materials)，Litton Education Publishing，Inc.]。这取决于弹性模量(材料的固有性质)和材料厚度。
另一方面，扩散介质在z轴方向上的可压缩和弹性也是有利的。这将在电池堆压缩期间减少局部的高压力点。另外，在膜膨胀和收缩周期内维持了MEA和扩散介质之间的接触。另外，在z轴方向上具有高度可压缩性的扩散介质具有补偿扩散介质和双极板厚度变化的能力。可压缩性定义为在z轴方向上规定的压缩载荷下的压缩应变，其中压缩应变定义为压缩变形与原始厚度的比率。扩散介质通常需要在50至400psi的堆压缩载荷下，表现出来10至50％的压缩应变。因此，很明显必须优化扩散介质的机械性能以满足燃料电池堆的各种要求。但很难同时获得所有需要的性能。例如，在同一材料中获得极端各向异性的机械性能，如：硬度(x-y轴方向上)和足够的高度可压缩性(z轴方向上)，是材料工程学的一个挑战。
通常用于测定气体扩散介质材料的机械性能的试验包括弯曲试验和压力-应变试验。在片状材料的弯曲试验中(例如：ASTM D790和ASTM D5934)，测定材料在x-y轴方向上的弹性模量和裂断模量。作为高弹性模量和/或厚度的结果而产生的较大弯曲劲度增大了极板流场通道上的MEA和双极板之间的扩散介质的压缩，由此使该处的接触电阻达到最小化。使通道上的接触电阻达到最小化，对于使电压损耗达到最小化和获得最大化的燃料电池效率是重要的。在压力-应变试验(例如ASTM E111)中，沿z轴方向压缩材料，并且将应变作为压力的函数予以监测。
在制造燃料电池用气体扩散介质材料时，遇到的困难是制作在z轴方向上表现出来相对高的可压缩性，并同时在x-y轴方向上表现出相对高硬度的材料。例如，以Toray TGPH-060碳纤维纸基板为例的湿法碳纤维纸，因为碳纤维的性能和在制造过程中浸渍了树脂粘合剂，所以在x-y轴方向上相对坚硬。然而，这类湿法碳纤维纸表现出比许多通用扩散介质差的可压缩性，所述通用扩散介质如：干式水刺法碳纤维纸(例如由德国Freudenberg公司生产的)和织造碳布(美国Zoltek公司)。尽管这些材料在z轴方向上表现出较好的可压缩性，但它们缺少x-y轴方向上所需的硬度，导致通道上较高的接触电阻和较高的通道挤入。
因此，所需的多层扩散介质基板应将可压缩基板的性能与硬质基板的性能结合，以获得适用于燃料电池的最佳扩散介质材料。
发明概述
本发明总体上涉及适于用作燃料电池中的气体扩散介质的多层扩散介质基板。该多层扩散介质基板至少包括硬质层以及可压缩层。硬质层比相对可压缩层对于沿x和y轴方向的变形更具抗性。在组装的燃料电池堆内，配置多层扩散介质基板以便更可压缩的层比硬质层更为靠近每个电池单元的膜电极组件(MEA)，而硬质层比可压缩层更为靠近每个电池单元内的双极板。在压缩MEA和双极板之间的基板时，硬质层给予相对可压缩层高度的接触压力，由此防止扩散介质挤入极板的流场通道内。另外，硬质层引起通道区域内的MEA和扩散介质之间产生高接触压力，需要该压力使界面处的电阻和热阻达到最小化。尽管极板和扩散介质厚度发生变化，但靠近MEA的层的相对可压缩性能有助于维持MEA和扩散介质之间的接触。
本发明还涉及制作扩散介质基板的方法。该方法包括形成第一碳纤维层、通过用树脂粘合剂浸渍第一碳纤维层硬化第一碳纤维层，在第一碳纤维层上提供第二碳纤维层。
附图简述
现参照附图通过实施例描述本发明，其中：
图1为本发明的多层扩散介质基板的横断面视图。
图2为包括本发明的一对多层扩散介质基板的燃料电池。
图3为说明在制作本发明的多层扩散介质基板时，所实施的连续加工步骤的流程图。
图4给出使用本发明的改进的通道挤入的实例。
图5给出使用本发明的改进的通道上压缩的实例。
发明详述
首先参照图1，本发明的多层扩散介质基板的例证性实施方案总体上以参数10表示。基板10包括硬质层12和在硬质层12上提供的可压缩层14。还可进一步在MEA侧的可压缩层14上，施用改进水处理的涂层处理该多层基板，该涂层通常由疏水性含氟聚合物结合的碳粒组成。这样的层为本领域内技术人员所熟知，通常称作微孔层(MPL)。该层在图1示为涂层16，其靠近相对可压缩的层14。另外，可将催化剂层施加于微孔层，或不使用微孔层而直接施加于基板上。这样的层在图1未给出，但已为本领域技术人员所熟知。另外，还为本领域技术人员所熟知的操作是，可用疏水性聚合物(如聚四氟乙烯，例如自DuPont的
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)处理整个结构。微孔层和疏水性聚合物处理对扩散介质的机械性能具有相对小的影响。如下文进一步所描述的，在组装入燃料电池时，硬质层12靠近双极板或流场放置，而可压缩层14靠近燃料电池的MEA设置。多层基板10将如下文进一步描述的，结合硬质层12和可压缩层14的性能，优化燃料电池内作为气体扩散介质的多层基板10的性能特征。
同可压缩层14相比，硬质层12表现出更大的弹性模量，导致沿x-y轴方向18对于膨胀和变形具有更大的抗性。层12的可压缩性优选小于层14的可压缩性。优选地，硬质层12具有的弹性模量至少三倍于可压缩层14的弹性模量。硬质层12的厚度至少为气体扩散介质总厚度的8％，但不超过70％。更优选地，硬质层12具有至少为可压缩层14六倍的弹性模量。更优选地，硬质层12的厚度至少为气体扩散介质总厚度的15％，但不超过50％。因为它们沿x-y轴方向18很坚硬，所以为本领域技术人员所知的用树脂浸渍过的湿法碳纤维纸，适于用作硬质层12。适于硬质层12的湿法树脂浸渍碳纤维纸的实例为得自日本Toray Corp公司的Toray TGPH系列碳纤维纸基板。优选小于200微米，但大于20微米的层厚度。
同硬质层12相比，相对可压缩的层14需要沿z轴方向20表现出更大的可压缩性。为本领域技术人员所知的干式水刺法碳纤维纸(Air-laid hydro-entangled carbon fiber paper)特别适于用作可压缩层14。适用于可压缩层14的干式水刺法材料的实例，包括得自德国Weinheim的Freudenberg & Co.的Freudenberg FC H2315系列气体扩散纸基板。织造碳布(例如美国Zoltek)也是适合的，但是次优选的用作可压缩层14的材料。优选大于70微米但小于400微米的层厚度。
接下来参照图2，给出采用本发明的多层扩散介质基板10作为气体扩散介质的燃料电池22。燃料电池22包括质子交换膜(PEM)30，其夹于阴极(有时称为阴极催化剂层)26和阳极(有时称为阳极催化剂层)28之间。燃料电池22的阴极侧上的双极板32包括多个流场通道34，燃料电池22的阳极侧上的双极板32a包括多个流场通道34a。
本发明的多层扩散介质基板10放置于阴极催化剂层26和相应的双极板32之间。可压缩层14表面上任选的微孔层涂层16接触阴极催化剂层26，然而基板10的硬质层12与双极板32相接触。本发明的第二多层扩散介质基板10a放置于阳极催化剂层28和相应的双极板32a之间。微孔层涂层16a可任选地施加于基板10a的可压缩层14a表面上。当该微孔层16a存在时，接触阳极催化剂层28，然而基板10a的硬质层12a与双极板32a接合。
在燃料电池22工作期间，氢气36流过双极板32a的流体通道34a，通过基板10a扩散到阳极催化剂层28。以相似的方式，氧气或空气38流过双极板32的流体通道34，通过基板10扩散到阴极催化剂层26。在阳极28处，氢气36分解为电子和质子。在单一的燃料电池内，电子作为电流由阳极28，通过电负载(图中未给出)，随后发送至阴极催化剂层26。质子由阳极催化剂层28，通过膜30迁移至阴极26。在阴极26处，质子与由电负载返回的电子和氧气38结合形成水40。产物水随后必须由阴极26，通过基板10流入双极板32的流体通道34内，随后由该处排出燃料电池22。
在燃料电池22内，基板10在催化剂层和双极板32之间受压缩。因此，硬质层12x-y轴方向上的强度，使硬质层12在流体通道34上的阴极催化剂层和扩散介质基板10之间给予了高度的接触压力，也防止扩散介质挤入双极板32的流体通道34内。这防止了在燃料电池22内造成过度的压降，并最优化了流场通道34的功能。硬质层12和可压缩层14有助于在燃料电池22整个工作期间膜30膨胀和收缩过程中，维持催化剂层26和扩散介质10之间的接触，减少电阻和热阻。关于放置在阳极催化剂层28和双极板32a之间的基板10a，也有相同的优势。
再参照图1，基板10的硬质层12和可压缩层14可单独制作，随后根据本领域内技术人员所知的方法将其互相粘结于多层基板10内。然而，本发明涵盖将基板10制作成具有多个层或层板(包括硬质层12和可压缩层14)且各层具有不同性能的单个基板。在任何情况下，硬质层12同可压缩层14相比，沿x-y轴18方向具有更为坚固或更加抗变形的性能响应。另一方面，层14同硬质层12相比，优选沿z轴方向20更为可压缩，并且它提供了适应极板和扩散介质厚度变化以及燃料电池工作期间压缩负载改变的主要方式。
现对具有多层扩散介质结构的材料进行一般性描述。两个层均可用多种导电性多孔材料，例如泡沫、网丝、布和非织造垫片实施。可压缩层通常包括布或包括碳和/或金属纤维制得的非织造垫片。非织造垫片可包含柔性粘合剂，例如碳化丙烯酸浆或少量碳化酚醛树脂。可压缩层还可包含柔性金属或碳泡沫。该硬质层通常包括布或也由碳和/或金属纤维制得的非织造垫片。基于织造布和非织造垫片的硬质层还将具有相对刚性的粘合剂，例如大量碳化酚醛树脂。该硬质层还可包括相对刚性的金属或碳泡沫。
现描述如何制作本发明的多层扩散介质的实施例。图3的流程图举例说明了根据制作多层扩散介质基板的例证性方法所实施的连续加工步骤。在步骤1中，制备第一碳纤维层。使用常规的湿法制纸方法制作第一碳纤维层。在步骤2中，通常以常规的湿浸方式(wet-dipfashion)用树脂粘合剂浸渍第一碳纤维层。在步骤3中，在通常约100～300℃的温度下固化浸渍的树脂。在步骤4中，将第二碳纤维层沉积于第一碳纤维层上。或干法或湿法将第二碳纤维层沉积于第一碳纤维层上。在步骤5中，多层碳纤维基板经受水刺法或水射流处理过程，将第一碳纤维层与第二碳纤维层粘合或结合。如果使用水射流处理，将选择不破坏硬质层而将层粘合在一起的射流特性。最后，在步骤6中，在通常至少约1300℃，优选1700℃，和任选大于2000℃的温度下碳化和/或石墨化多层碳纤维基板。可任选用疏水性聚合物处理该多层结构。另外，可在第二碳纤维层上任选提供微孔涂层。另外，在燃料电池内压缩硬质层和可压缩层之前将硬质层和可压缩层结合不是绝对必要的。燃料电池压缩可引起这些层之间充分接触，以便它们可如所需起作用。在多层碳纤维基板内，同第二碳纤维层相比，第一碳纤维层在x-y轴方向上表现出更大的硬度，然而同第一碳纤维层相比，第二碳纤维层优选表现出更大的z轴方向上的可压缩性。因此，在图1中的多层扩散膜基板10内，第一碳纤维层起到硬质层12的作用，第二碳纤维层起到可压缩层14的作用。
实施例1
在图4和图5中，通过基于有限元分析的计算机模拟，在先前技术和本发明之间进行比较，评价通道中部的挤入和接触压力。用通常的商业中的气体扩散介质(例如SGL Carbon Group生产的
Figure A200680032987D0013112447QIETU
GDL 21系列气体扩散层)代表先前技术，估计该介质具有1000MPa的弹性模量，厚度为260微米。模拟九种多层气体扩散介质的行为，每种都具有与先前技术相同的总厚度-260微米。假定可压缩层由与先前技术相同的材料组成。九种不同的硬质层由三个厚度和三个弹性模量的组合制成，三个厚度为：108、43和22微米；三个弹性模量为：可压缩层弹性模量的3倍、6倍和12倍。对于该例证性计算，假设z轴方向上的可压缩性(即压力-应变响应)与先前技术的相同。这些可压缩性值为100psi下0.15应变、200psi下0.21应变、300psi下0.27应变、400psi下0.33应变、450psi下0.35应变和500psi下0.37应变。先前技术和本发明都在刚性平面和1mm宽通道及2mm宽表面(land)的刚性流场之间受压。表面上的压力为450psi。挤入是由气体扩散介质最大挤入点(通道中心处)和流场表平面(land plane)之间在z轴方向上的距离确定。接触压力由通道中部面向平板的表面的反应压力确定。按照常规的有限元分析技术，分析的第一步是生成流场和扩散介质(包括所有的层)的几何表示。扩散介质的几何模型通过将所有材料划分为离散元素(也称为网格)而建立。将流场和平板模拟为刚性表面，因为通常的流场由比扩散介质坚硬得多的材料制得。图4和图5举证说明了同先前技术实例相比，9个测试实例各自的挤入和接触压力(都相对于先前技术实例进行了标准化)。可清楚地看到对于使用本发明的所有实例，挤入得到了5％至30％的改进，接触压力得到28％至240％的改进。该实施例清楚地表明了本发明的益处，在其中我们看到使用硬质层对减少扩散介质挤入通道，和增大通道上的接触压力的影响。在优选实例中，硬质层的可压缩性小于先前技术材料的可压缩性，其益处更大。
实施例2
除模拟分析之外，进行干压降试验以显示本发明通过减少扩散介质挤入流场通道而减少压降的益处。在该实验中，将待鉴定的气体扩散层放于指定的流场上，压缩至给定负载，以指定的流速使气体通过流场。在流场上完成该试验，板内测得的压降表明了气体扩散层向流场通道内的挤入。在完成的针对先前技术的实验中，使用FreudenbergFC H2315、209微米厚、450psi下0.32应变、800MPa弹性模量的气体扩散层以与本发明对比。首先在流场上放一片Toray TGPH030(105微米厚、450psi下0.28应变、3000MPa弹性模量)，随后将Freudenberg FC H2315气体扩散层放于其上，最后将其放于平石墨板上压缩，来举例证明本发明。尽管在本实施例中这些层未被连结在一起，但该组合旨在以使用多层气体扩散层来防止通道挤入。在给定的流速、压力和流场几何形状下，多层实施例的压降为先前技术的气体扩散介质实例中观察到的压降的50％。
尽管本发明的优选实施方案已如上所述，但仍将认识到和理解本发明可作许多改进，并且所附权利要求旨在覆盖所有可属于本发明精神和范围的这样的改进。

Claims (35)

1.一种用于具有催化剂层和流场的燃料电池的多层扩散介质基板，包括：
至少一个接合流场的硬质层；
至少一个接合催化剂层，在所述的至少一个硬质层上或与其相邻设置的可压缩层；
其中所述至少一个硬质层具有比所述至少一个可压缩层高的弹性模量；且
其中所述至少一个硬质层具有不大于所述扩散介质基板总厚度的70％的厚度。
2.权利要求1的扩散介质基板，还包括在所述至少一个可压缩层上的微孔层。
3.权利要求1的扩散介质基板，其中所述至少一个硬质层包括碳纤维纸层。
4.权利要求3的扩散介质基板，其中所述碳纤维纸层为湿法型碳纤维层。
5.权利要求1的扩散介质基板，其中所述至少一个可压缩层包括碳纤维层。
6.权利要求5的扩散介质基板，其中所述碳纤维层为干法型碳纤维层。
7.权利要求1的扩散介质基板，其中所述至少一个硬质层具有的弹性模量是所述至少一个可压缩层弹性模量的至少三倍，更优选至少六倍。
8.权利要求1的扩散介质基板，其中所述至少一个硬质层具有的厚度是所述扩散介质基板的所述总厚度的至少15％，但不超过50％。
9.权利要求1的扩散介质基板，其中所述硬质层具有小于200微米，但大于20微米的厚度。
10.权利要求1的扩散介质基板，其中所述至少一个可压缩层比所述至少一个硬质层更可压缩。
11.权利要求1的扩散介质基板，其中所述至少一个可压缩层具有大于70微米，但小于400微米的厚度。
12.一种用于具有催化剂层和流场的燃料电池的多层扩散介质基板，包括：
至少一个接合流场的硬质层；
至少一个接合催化剂层，在所述至少一个硬质层上设置的可压缩层；
其中所述至少一个硬质层和所述至少一个可压缩层限定了通常沿所述至少一个硬质层和所述至少一个可压缩层所在平面设置的x-y轴方向，和通常垂直于所述x-y轴方向的z轴方向；
其中所述至少一个可压缩层同所述至少一个硬质层相比，沿所述z轴方向具有更大的可压缩性，而所述至少一个硬质层比所述的至少一个可压缩层具有更大的弹性模量；且
其中所述至少一个硬质层具有不大于所述扩散介质基板总厚度的70％的厚度。
13.权利要求12的扩散介质基板，还包括在所述至少一个可压缩层上的微孔层。
14.权利要求12的扩散介质基板，其中所述至少一个硬质层包括湿法型碳纤维层。
15.权利要求12的扩散介质基板，其中所述至少一个可压缩层包括干法型碳纤维层。
16.权利要求12的扩散介质基板，其中所述至少一个可压缩层具有小于3000MPa的弹性模量。
17.一种制作多层扩散介质基板的方法，包括：
形成第一碳纤维层；
硬化所述第一碳纤维层；和
在所述第一碳纤维层上提供第二碳纤维层。
18.权利要求17的方法，其中所述形成第一碳纤维层包括使用湿法制纸方法形成第一碳纤维层。
19.权利要求18的方法，其中所述形成第二碳纤维层包括使用干法制纸方法形成第二碳纤维层。
20.权利要求17的方法，还包括在所述第二碳纤维层上提供微孔层。
21.权利要求17的方法，还包括通过使所述树脂粘合剂经受约100℃至约300℃的温度固化所述树脂粘合剂。
22.一种制作多层扩散介质基板的方法，包括：
形成第一碳纤维层；
在所述第一碳纤维层上形成第二碳纤维层；
其中所述第一碳纤维层具有大于所述第二碳纤维层的弹性模量；且
其中第一碳纤维层具有不大于所述扩散介质基板总厚度的70％的厚度。
23.权利要求22的方法，其中所述形成第一碳纤维层包括使用湿法制纸方法形成第一碳纤维层。
24.权利要求22的方法，其中所述形成第二碳纤维层包括使用干法制纸方法形成第二碳纤维层。
25.权利要求22的方法，还包括在所述第二碳纤维层上提供微孔层。
26.一种制作多层扩散介质基板的方法，包括：
形成第一碳纤维层；
硬化所述第一碳纤维层；
在所述第一碳纤维层上形成第二碳纤维层；
其中所述第一碳纤维层具有大于所述第二碳纤维层的弹性模量；且
其中第一碳纤维层具有不大于所述扩散介质基板总厚度的70％的厚度。
27.权利要求26的方法，其中所述形成第一碳纤维层包括使用湿法制纸方法形成所述第一碳纤维层。
28.权利要求26的方法，其中所述形成第二碳纤维层包括使用干法制纸方法形成所述第二碳纤维层。
29.权利要求26的方法，还包括在所述第二碳纤维层上提供微孔层。
30.一种用于具有催化剂层和流场的燃料电池的多层扩散介质基板，包括：
至少一个接合流场的硬质层；
至少一个接合催化剂层，在所述至少一个硬质层上设置的可压缩层；
其中所述至少一个硬质层具有的弹性模量至少为所述至少一个可压缩层的弹性模量的三倍；且
其中所述至少一个硬质层具有不大于所述扩散介质基板总厚度的70％的厚度。
31.权利要求30的扩散介质基板，还包括所述至少一个可压缩层上的微孔层。
32.权利要求30的扩散介质基板，其中所述至少一个硬质层包括碳纤维纸层。
33.权利要求32的扩散介质基板，其中所述碳纤维纸层为湿法型碳纤维层。
34.权利要求32的扩散介质基板，其中所述至少一个可压缩层包括碳纤维层。
35.权利要求34的扩散介质基板，其中所述碳纤维层为干法型碳纤维层。
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