DE102005022484A1 - Gasdiffusionsschicht, Anordnung und Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionsschicht - Google Patents

Gasdiffusionsschicht, Anordnung und Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionsschicht Download PDF

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Abstract

Eine Gasdiffusionsschicht, umfassend mindestens zwei miteinander wirkverbundene funktionelle Bereiche (2a, 2b), wobei der erste Bereich (2a) eine poröse Struktur aufweist und der zweite Bereich (2b) als Stabilisierungszone ausgestaltet ist, löst die Aufgabe, ein System anzugeben, welches einen problemlosen Betrieb einer Brennstoffzelle unter Optimierung deren Wirkungsgrads realisiert. Eine Anordnung, welche zwei Gasdiffusionsschichten umfasst, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Gasdiffusionsschicht lösen des Weiteren die genannte Aufgabe.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Gasdiffusionsschicht. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Anordnung umfassend zwei Gasdiffusionsschichten. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionschicht.
  • Gasdiffusionsschichten finden in Brennstoffzellen Verwendung. Der konventionelle Aufbau einer Brennstoffzelle zeichnet sich durch eine Schichtfolge einer Bipolarplatte mit Gasverteilerstruktur, einer Gasdiffusionsschicht und einer Reaktionsschicht aus. Diese Schichten werden zur Minimierung von Kontaktwiderständen verpresst. Um eine homogene von Dickentoleranzen unbeeinflusste Verpressung zu erreichen, ist eine möglichst hohe Elastizität der Gasdiffusionsschicht erwünscht.
  • Elastische Gasdiffusionsschichten dringen jedoch in die Gaskanäle einer Brennstoffzelle ein. Bei Gasverteilern von Brennstoffzellen im Automobilbereich sind die Kanaltiefen sehr gering und relativ breit. Die Kanaltiefe ist geringer als 400 μm, die Kanalbreite größer als 1000 μm. Diese Dimensionierung ist erforderlich, um den Anforderungen an die Brennstoffzellen gerecht zu werden.
  • Der Druckabfall innerhalb einer Leitung ist nicht linear, sondern proportional zum Kehrwert der vierten Potenz des Radius einer Leitung. Daher führt schon ein geringes Eindringen der Gasdiffusionsschicht in die Kanäle zu einem erheblichen Druckabfall in der Zelle. Daraus resultiert eine Verringerung deren Wirkungsgrads aufgrund parasitärer Verluste im Kompressor.
  • Gleichzeitig ist der Anpressdruck der Gasdiffusionsschicht auf die Reaktionsschicht bzw. eine Membran im Bereich des Kanals gering. Hieraus resultiert ein erhöhter Kontaktwiderstand in diesem Bereich, was zusätzlich den Wirkungsgrad der Zelle reduziert.
  • Im Falle von Druckdifferenzen zwischen Anode und Kathode der Brennstoffzelle ist auch eine Durchbiegung der Gasdiffusionsschicht zu befürchten. Für solche Anwendungen werden deshalb fast ausschließlich Kohlenstofffaserpapiere mit sehr hohem Zugmodul eingesetzt. Ab einer bestimmten Dicke sind diese eingesetzten Papiere jedoch nicht mehr aufrollbar und daher auch nicht kontinuierlich herstell- bzw. verarbeitbar.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Gasdiffusionsschichten weisen daher in vielerlei Hinsicht Nachteile auf.
    •
  • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zu schaffen, welches einen problemlosen Betrieb einer Brennstoffzelle unter Optimierung deren Wirkungsgrads realisiert.
  • Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Danach umfasst eine Gasdiffusionsschicht mindestens zwei miteinander wirkverbundene funktionelle Bereiche, wobei der erste Bereich eine poröse Struktur aufweist und der zweite Bereich als Stabilisierungszone ausgestaltet ist.
  • Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass eine Gasdiffusionsschicht zur optimalen Entfaltung ihrer Wirkung verschiedene funktionelle Bereiche aufweisen muss. In einem zweiten Schritt ist erkannt worden, dass die Vorkehrung einer Stabilisierungszone verhindert, dass der erste Bereich bei Komprimierung der Gasdiffusionsschicht in die Gaskanäle einer Brennstoffzelle hineingedrückt wird. Auf raffinierte Weise ist sicher gestellt, dass die Gasdiffusionsschicht in ausreichendem Maße mit Druck beaufschlagt werden kann, um den Kontaktwiderstand der Gasdiffusionsschicht zu reduzieren. Weiterhin ist gewährleistet, dass sich die Gasdiffusionsschicht nicht in die Gaskanäle hineindrückt. Die konstruktive Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gasdiffusionsschicht optimiert daher den Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle und stellt deren problemlosen Betrieb sicher. Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
  • In besonders vorteilhafter Weise könnte der erste Bereich eine höhere Kompressibilität als der zweite Bereich aufweisen. Diese konkrete Ausgestaltung stellt sicher, dass der erste Bereich problemlos komprimierbar ist, der zweite Bereich jedoch eine erhöhte Stabilität aufweist. Diese erhöhte Stabilität stellt sicher, dass sich der zweite Bereich nicht in Hohlräume einpresst, welche an diesen angrenzen.
  • Der erste Bereich könnte elastischer als der zweite Bereich ausgebildet sein. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt ein Ausgleichen von Unebenheiten oder Strukturen, die an den ersten Bereich angepresst werden. Insoweit kann der erste Bereich eine besondere Dichtheit realisieren.
  • Der erste Bereich könnte ein geringeres Zugmodul als der zweite Bereich aufweisen. Diese Ausgestaltung stellt sicher, dass sich der erste Bereich eher durchbiegt als der zweite. Die Gasdiffusionsschicht könnte in ihrer Gesamtheit durch ein Biegemodul von weniger als 1 GPa charakterisiert werden. Eine Gasdiffusionsschicht, welche ein solches Biegemodul aufweist, ist problemlos rollfähig. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Herstellung der Gasdiffusionsschicht, da diese auf Walzen aufgewickelt werden kann, ohne zu brechen.
  • Die Bereiche könnten als Schichten oder flächige Lagen ausgestaltet sein. Bei dieser konkreten Ausgestaltung können problemlos vorgefertigte und unterschiedlich behandelte Lagen miteinander verbunden werden. Insoweit ist es möglich, die jeweiligen Lagen unterschiedlich und getrennt voneinander zu parametrisieren.
  • Die Bereiche könnten als Vliesstoffe, Gewebe, Gewirke, Gitter oder Netze ausgestaltet sein. Die Verwendung dieser Werkstoffe verleiht der Gasdiffusionsschicht eine besondere Stabilität. Des Weiteren sind diese Werkstoffe kommerziell problemlos erhältlich, sodass eine Fertigung der Gasdiffusionsschicht problemlos realisierbar ist.
  • Der erste Bereich könnte als Karbonfasern umfassender Vliesstoff ausgebildet sein. Dabei ist denkbar, dass der erste Bereich als poröser, Kohlefaser- oder Kohlenstoff-Objekte umfassender Vliesstoff ausgestaltet ist. Denkbar ist auch, dass der erste Bereich als Gewebe, Gewirk, Gitter oder Netz ausgestaltet ist.
  • Die Verwendung von Kohlefasern verleiht dem ersten Bereich eine besondere elektrische Leitfähigkeit.
  • Der Vliesstoff könnte bis zu 30 Gew.-% Bindefasern umfassen und ein Flächengewicht von 30 bis 300 g/m2 aufweisen. Die Verwendung von bis zu 30 Gew.-% Bindefasern stellt sicher, dass die gewünschten funktionellen physikalischen und chemischen Eigenschaften des jeweiligen Bereichs nicht übermäßig beeinflusst werden. Das gewählte Flächengewicht erlaubt eine mechanische Verfestigung des Vliesstoffs. Dabei ist denkbar, dass der Vliesstoff durch Hochdruck-Fluidstrahlen bei Drücken von 100 bis 300 bar mechanisch verfestigt wird.
  • Der Vliesstoff könnte durch Fluidstrahlen verfestigt und durch Kalandrierung verdichtet sein. Diese Maßnahmen erhöhen die Stabilität des Vliesstoffs in besonderer Weise. Durch die Kalandrierung ist es des Weiteren möglich, dem Vliesstoff Strukturen aufzuprägen oder diesen zu dimensionieren.
  • Der Vliesstoff könnte bei 800 bis 2500°C karbonisiert sein. Die Karbonisierung des Vliesstoffs stellt eine weitere Verfestigung sicher. Des Weiteren kann durch Karbonisierung die elektrische Leitfähigkeit des Vliesstoffes erhöht werden.
  • Der zweite Bereich könnte einen nassgelegten Vliesstoff umfassen. Dieser Bereich kann elektrisch leitfähig sein. Er dient insbesondere der Stabilisierung der gesamten Gasdiffusionsschicht und muss keine weiteren Aufgaben wahrnehmen. Dieser Bereich könnte Kohlefasern umfassen. Durch Verwendung von Kohlefasern kann der zweite Bereich elektrisch leitend ausgebildet werden.
  • Der zweite Bereich könnte als Beschichtung ausgestaltet sein. Die Vorkehrung einer Beschichtung ermöglicht eine besonders dünne Ausgestaltung des zweiten Bereichs. Insoweit ist ein besonders kompakter Aufbau der gesamten Gasdiffusionsschicht realisierbar.
  • Die Beschichtung könnte ein karbonisierfähiges Bindemittel umfassen. Die Verwendung eines karbonisierfähigen Bindemittels erlaubt eine Stabilisierung der Gasdiffusionsschicht.
  • Die Beschichtung könnte ein Flächengewicht von 1 bis 100 g/m2 aufweisen. Die Auswahl des Flächengewichts aus diesem Bereich stellt eine hinreichende Stabilität der Gasdiffusionsschicht sicher. Insbesondere ist sicher gestellt, dass die Gasdiftusionsschicht problemlos aufrollbar ist ohne zu brechen. Die Beschichtung könnte Harze und/oder thermoplastische Werkstoffe umfassen. Die Auswahl dieser Materialien stellt eine problemlose Verarbeitbarkeit sicher, da sie mit den meisten gängigen Fasermaterialien einen Verbund eingehen. Insbesondere ist es möglich, die Beschichtung so dünn aufzutragen, dass höchstens 10% der Oberfläche des ersten Bereichs bedeckt sind. Als karbonisierfähige Bindemittel sind Peche oder Teere aus Steinkohlenteer, Petroleum, Holz oder Mischungen daraus, Phenolharze, Furanharze, Epoxyharze, Polystyrole, -acrylate, Acrylnitrilbutadien, Styrolterpolymer, Melaminharze, Phenolnovolake mit Hexamethylentetramin, Phenol-Epoxydharz-Präkondensate, Copolymere, modifizierte Polymere oder Mischungen der aufgeführten Verbindungen denkbar. Auch Saccharide, z.B. Monosaccharosen wie Haushaltszucker eignen sich dafür. All diese Bindemittel zeichnen sich durch eine besonders geeignete Verarbeitbarkeit aus. Es sind auch Bindemittel denkbar, die nicht karbonisiert werden können. Beispielsweise ist Polytetrafluorethylen denkbar, welches sich durch besonders hydrophobe Eigenschaften auszeichnet.
  • Der zweite Bereich könnte Polyvinylalkohole, Ruße, Graphite, Metalle, Kohlenstofffasern oder Metallfasern aufweisen. Es ist insbesondere denkbar, dass diese Beimengungen einem zweiten Bereich beigesetzt sind, welcher als Beschichtung ausgestaltet ist. Die Verwendung von Polyvinylalkoholen erlaubt die Einstellung der Porosität des zweiten Bereichs. Die Beimengung von Russ, Graphit oder Metall erlaubt die Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des zweiten Bereichs. Eine Erhöhung der Festigkeit kann durch Beisetzung von Kohlenstofffasern oder Metallfasern erzielt werden.
  • Die Gasdiffusionsschicht könnte einen progressiven Aufbau aufweisen. Ein progressiver Aufbau kann durch Gradienten beschrieben werden. Insbesondere ist denkbar, dass die Gasdiffusionsschicht aus einem einheitlichen Material besteht, welches in Bezug auf seine Biegesteifigkeit, sein Zugmodul oder andere mechanische Eigenschaften durch Gradienten in unterschiedlichen Raumrichtungen charakterisierbar ist. Vor diesem Hintergrund ist beispielsweise denkbar, dass die Kompressibilität vom ersten Bereich in Richtung zweiten Bereich kontinuierlich abnimmt. Eine solche kontinuierliche Abnahme ist in Bezug auf alle mechanischen Eigenschaften in sämtlichen Raumrichtungen denkbar. Hierdurch ist die Gasdiffusionsschicht an vorgegebene räumliche Bedingungen anpasspar.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird des Weiteren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 19 gelöst. Danach umfasst eine Anordnung zwei Gasdiffusionsschichten der zuvor beschriebenen Art, wobei die Gasdiffusionsschichten mit ihren ersten Bereichen einander zugewandt liegen und die zweiten Bereiche voneinander abgewandt orientiert sind.
  • Um Wiederholungen zu vermeiden sei in Bezug auf die erfinderische Tätigkeit auf die Ausführung zur Gasdiffusionsschicht als solcher verwiesen. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Biegemodul einer solchen Paarung um mindestens 25% höher ist, als wenn die zweiten Bereiche einander zugewandt positioniert wären.
  • Ganz in Abhängigkeit von den Anforderungen an eine Brennstoffzelle, in der die beschriebenen Gasdiffusionsschichten Verwendung finden, ist es auch denkbar, eine Anordnung zu schaffen, bei der die zweiten Bereiche zweier Gasdiffusionsschichten einander zugewandt positioniert sind.
  • Des Weiteren ist die eingangs genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer zuvor beschriebenen Gasdiffusionsschicht mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20 gelöst. Danach wird einem ersten Bereich mit poröser Struktur ein zweiter Bereich zugeordnet, der als Stabilisierungszone ausgestaltet ist.
  • Um Wiederholungen zu vermeiden sei in Bezug auf die erfinderische Tätigkeit auf die Ausführungen zur Gasdiffusionsschicht als solcher verwiesen.
  • In vorteilhafter Weise könnten die Bereiche gemeinsam karbonisiert oder graphitiert werden. Diese Ausgestaltung erlaubt eine besonders homogenen Aufbau der gesamten Gasdiffusionsschicht. Insbesondere ist durch diesen Verfahrensschritt realisiert, dass die beiden Bereiche eine gleiche Fertigungsgeschichte durchlaufen haben, was deren Materialeigenschaften vereinheitlicht.
  • Die Bereiche könnten bei einem Anpressdruck von 0,1 bis 40 MPa und einer Temperatur von 20 bis 400°C zusammengepresst werden. Dieser Verfahrensschritt ist unter Einsatz geeigneter Bindemittel denkbar. Die Verwendung von Bindern stellt einen festen Verbund der zwei Bereiche sicher. Dieser Verfahrensschritt kann des Weiteren einen Laminierschritt unter definierten Druck- und Temperaturbedingungen umfassen. Der Schritt des Laminierens erlaubt eine selektive Druckbeaufschlagung der Gasdiffusionsschicht. Des Weiteren ist denkbar, dass der Gasdiffusionsschicht Strukturen aufgeprägt werden.
  • Der erste Bereich könnte einer Verfestigung unterzogen werden. Dabei ist denkbar, dass der erste Bereich einer mechanischen Verfestigung unterzogen wird. Vor diesem Hintergrund könnte ein als Faserflor ausgebildeter erster Bereich durch Hochdruck-Fluidstrahlen verfestigt werden. Bei der Behandlung mit Hochdruck-Fluidstrahlen werden die Fasern verwirbelt und miteinander verschlungen. Ein Teil der Fasern weist nach dieser Behandlung eine Orientierung in Z-Richtung, nämlich in Richtung der Dicke des Vliesstoffes auf. Optional wird der verfestigte Vliesstoff durch mechanisches Verdichten auf 30 bis 90% seiner Ausgangsdicke verdichtet.
  • Der erste Bereich könnte einer schrittweisen thermischen Behandlung zunächst bei einer Temperatur von bis zu 1500°C und dann bis zu 2500° C unterzogen werden. Dieser Verfahrensschritt erlaubt die Karbonisierung oder Graphitierung des ersten Bereichs in mehreren Schritten.
  • Alle Verfahrensschritte können mehrmals wiederholt und soweit technisch sinnvoll in willkürlicher Abfolge durchgeführt werden.
  • Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den nebengeordneten Patentansprüchen nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • In der Zeichnung zeigt die einzige
  • Fig. eine Anordnung in einer Brennstoffzelle, welche eine Gasdiffusionsschicht mit einer porösen Struktur und einer Stabilisierungszone umfasst.
  • Ausführung der Erfindung
  • Die einzige Fig. zeigt eine Anordnung innerhalb einer Brennstoffzelle. Zwischen einem Gasverteiler 1 ist eine Gasdiffusionsschicht 2 angeordnet. Die Gasdiffusionsschicht 2 umfasst zwei miteinander wirkverbundene funktionelle Bereiche 2a und 2b. Der erste Bereich 2a ist als poröse Struktur ausgestaltet. Der zweite Bereich 2b ist als Stabilisierungszone ausgestaltet. An die Gasdiffusionsschicht 2 schließt sich eine Elektrode 3 an, welche mit einer Membran 4 in Verbindung steht. Der Aufbau der Anordnung ist in Bezug auf die Membran 4 symmetrisch.
  • Nachfolgend werden zwei Beispiele für mögliche Ausgestaltungen einer solchen Gasdiffusionsschicht angegeben:
    •
  • Beispiel 1:
  • Eine zweilagige Gasdiffusionsschicht wird wie folgt hergestellt: Zunächst wird die erste Lage gefertigt, indem gekräuselte, oxidierte Polyacrylnitrilfasern kardiert und zu einem Flor gelegt werden. Danach wird dieses durch Hochdruckfluidwasserstrahlen bei einem Druck von 150 Bar verwirbelt und verfestigt. Im Anschluss erfolgt eine Trocknung dieser Lage bei 120°C. Darauf wird die erste Lage bei einer Temperatur von 320°C mittels eines Kalanders auf 0,2 mm Dicke gepresst. Im Anschluss daran erfolgt eine Karbonisierung der ersten Lage bei einer Temperatur von 1400°C unter Stickstoffatmosphäre. Die so gefertigte erste Lage weist ein Flächen-Gewicht von 65 g/m2 auf.
  • Die zweite Lage wird durch ein Carbon-Faser-Papier, welches kommerziell erhältlich ist, repräsentiert. Dieses Carbon-Faser-Papier wird unter der Bezeichnung TGPH 30 von der Fa. Toray Industries Inc., Japan gefertigt. Die beiden Lagen werden beim Einbau in eine Brennstoffzelle übereinander gelegt und verpresst. Hierbei ist die erste Lage der Membran einer Brennstoffzelle zugewandt.
  • Beispiel 2:
  • Das Beispiel 2 stellt eine Gasdiftusionsschicht dar, bei welcher die erste Lage analog der ersten Lage aus Beispiel 1 gefertigt wird. Die erste Lage unterscheidet sich lediglich im Flächen-Gewicht von der Lage aus Beispiel 1. Das Flächen-Gewicht der ersten Lage nach Beispiel 2 beträgt 100 g/m2. Als zweite Lage fungiert eine Beschichtung. Die Beschichtung weist ein Flächen-Gewicht von 25 g/m2 auf und besteht aus 80% Ruß und 20% Phenolharz (Typ 9282 FP, der Firma Bakelite, Deutschland). Die Beschichtung ist punktförmig, wobei die Punkte einen Durchmesser aufweisen, der kleiner als 0,5 mm ist. Die Beschichtung bewirkt eine 27%-ige einseitige Flächenbedeckung der ersten Lage. Die Beschichtung wird auf die erste Lage mittels Siebdruck aufgebracht. Beim Siebdruck wird eine Paste verwendet, welche aus 20% Feststoff, nämlich Ruß und Phenolharz, und 80% Wasser besteht. Nach dem Aufbringen der Paste durch Siebdruck erfolgt ein Trocknen bei einer Temperatur von 120°C, wodurch der Wasseranteil verdampft. Ein Tempervorgang bei einer Temperatur von 200°C führt zum Ausreagieren des Phenolharzes. Im Anschluss an diese Fertigungsschritte erfolgt eine Karbonisierung des Verbundes unter Stickstoffatmosphäre bei 1400°C.
  • Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen. Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, dass die zuvor rein willkürlich gewählten Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dienen, diese jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele einschränken.

Claims (25)

  1. Gasdiffusionsschicht (2), umfassend mindestens zwei miteinander wirkverbundene funktionelle Bereiche (2a, 2b), wobei der erste Bereich (2a) eine poröse Struktur aufweist und der zweite Bereich (2b) als Stabilisierungszone ausgestaltet ist.
  2. Gasdiftusionsschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (2a) eine höhere Kompressibilität als der zweite Bereich (2b) aufweist.
  3. Gasdiffusionsschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (2a) elastischer als der zweite Bereich (2b) ist.
  4. Gasdiftusionsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (2a) ein geringeres Zugmodul als der zweite Bereich (2b) aufweist.
  5. Gasdiffusionsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Biegemodul von weniger als 1 GPa.
  6. Gasdiffusionsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (2a, 2b) als Schichten oder flächige Lagen ausgestaltet sind.
  7. Gasdiftusionsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (2a, 2b) als Vliesstoffe, Gewebe, Gewirke, Gitter oder Netze ausgestaltet sind.
  8. Gasdiffusionsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (2a) als Karbonfasern umfassender Vliesstoff ausgebildet ist.
  9. Gasdiffusionsschicht nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff bis zu 30 Gew.% Bindefasern umfasst und ein Flächengewicht von 30 bis 300 g/m2 aufweist.
  10. Gasdiffusionsschicht nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff durch Fluidstrahlen verfestigt und durch Kalandrierung verdichtet ist.
  11. Gasdiffusionsschicht nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff bei 800–2500° C karbonisiert ist.
  12. Gasdiffusionsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (2b) einen nass gelegten Vliesstoff umfasst.
  13. Gasdiffusionsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (2b) als Beschichtung ausgestaltet ist.
  14. Gasdiffusionsschicht nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein karbonisierfähiges Bindemittel umfasst.
  15. Gasdiffusionsschicht nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein Flächengewicht von 1 bis 100 g/m2 aufweist.
  16. Gasdiffusionsschicht nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung Harze und/oder thermoplastische Werkstoffe umfasst.
  17. Gasdiffusionsschicht nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (2b) Polyvinylalkohole, Ruße, Graphite, Metalle, Kohlenstofffasern oder Metallfasern aufweist.
  18. Gasdiffusionschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch einen progressiven Aufbau.
  19. Anordnung umfassend zwei Gasdiffusionsschichten nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Gasdiffusionschichten mit ihren ersten Bereichen (2a) einander zugewandt liegen und die zweiten Bereiche (2b) voneinander abgewandt orientiert sind.
  20. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionsschicht nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei einem ersten Bereich (2a) mit poröser Struktur ein zweiter Bereich (2b) zugeordnet wird, der als Stabilisierungszone ausgestaltet ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (2a, 2b) gemeinsam karbonisiert oder graphitiert werden.
  22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (2a, 2b) bei einem Anpressdruck von 0,1 bis 40 MPa und einer Temperatur von 20 bis 400°C zusammengepresst werden.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (2a) einer Verfestigung unterzogen wird.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bereich (2a, 2b) einer schrittweisen thermischen Behandlung bei Temperaturen bis zu 2500°C unterzogen wird.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Verfahrensschritte mehrmals wiederholt werden.
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