DE112004001386B4 - Verfahren zur Herstellung von Diffusionsmedien, Diffusionsmedien und deren Verwendung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Diffusionsmedien, wobei das Verfahren umfasst, dass:
ein Diffusionsmediumsubstrat vorgesehen wird, das eine poröse fasrige Matrix umfasst, die eine erste und zweite Hauptseite definiert, wobei das Substrat frei von fluorierten Polymeren ist und eine Menge an kohlenstoffhaltigem Material umfasst, die ausreichend ist, um das Substrat elektrisch leitend zu machen;
eine mesoporöse Schicht entlang zumindest eines Abschnitts der ersten oder zweiten Hauptseite des Substrats aufgebracht wird, um ein Gebiet, das die mesoporöse Schicht trägt, und Gebiete außerhalb der mesoporösen Schicht zu definieren, wobei die mesoporöse Schicht auf das von fluorierten Polymeren freie Substrat dadurch aufgebracht wird, dass eine Beschichtung vorgesehen wird, die eine hydrophobe Komponente, eine hydrophile Komponente und ein porenbildendes Mittel umfasst, und die Gebiete außerhalb der mesoporösen Schicht frei von fluorierten Polymeren sind; und
das porenbildende Mittel zersetzt wird, so dass die mesoporöse Schicht durch eine Porosität gekennzeichnet ist, die größer als die...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Konstruktion und Herstellung von Diffusionsmedien und insbesondere Diffusionsmedien zur Verwendung in elektrochemischen Zellen, in denen ein Wassermanagement einen wichtigen Konstruktionssachverhalt darstellt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Diffusionsmedium und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorgesehen, um Sachverhalte in Verbindung mit einem Wassermanagement in elektrochemischen Zellen und anderen Vorrichtungen, die das Diffusionsmedium verwenden, zu berücksichtigen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Diffusionsmediums vorgesehen. Es wird ein Diffusionsmediumsubstrat vorgesehen, das eine poröse fasrige Matrix umfasst, die eine erste und zweite Hauptseite definiert. Das Substrat umfasst eine Menge an kohlenstoffhaltigem Material, das ausreichend ist, um das Substrat elektrisch leitend zu machen. Entlang zumindest eines Abschnittes von einer der ersten und zweiten Hauptseiten des Substrats wird eine mesoporöse Schicht aufgebracht. Die mesoporöse Schicht wird auf das Substrat aufgebracht, indem eine Beschichtung vorgesehen wird, die eine hydrophobe Komponente, eine hydrophile Komponente wie auch ein porenbildendes Mittel umfasst. Das Substrat ist frei von fluorierten Polymeren. Das porenbildende Mittel wird derart zersetzt, dass die mesoporöse Schicht poröser als das Diffusionsmediumsubstrat wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Diffusionsmediums vorgesehen, gemäß dem die mesoporöse Schicht auf dem Substrat aufgebracht wird, indem eine Beschichtung vorgesehen wird, die die hydrophobe Komponente, die hydrophile Komponente, das porenbildende Mittel sowie ferner auch ein Lösemittel umfasst. Die hydrophobe Komponente umfasst ein fluoriertes Polymer. Die hydrophile Komponente umfasst eine kohlenstoffhaltige Substanz, die aus Kohlefasern, Kohlepartikeln und deren Kombinationen gewählt ist. Die kohlenstoffhaltige Substanz ist durch eine Oberfläche von 60 cm2/g gekennzeichnet. Das porenbildende Mittel umfasst Ammoniumcarbonat. Das Substrat ist frei von fluorierten Polymeren. Auf das Substrat wird eine ausreichende Menge der mesoporösen Schicht aufgebracht, um eine Porosität des Diffusionsmediums relativ zu dem Diffusionsmedium ohne die mesoporöse Schicht wesentlich zu erhöhen. Die wesentliche Erhöhung der Porosität des Diffusionsmediums liegt zwischen 5% und 15%. Das Lösemittel ist aus H2O, Isopropanol und deren Kombinationen gewählt. Die Beschichtung ist derart vorgesehen, dass sie zumindest teilweise in das Diffusionsmediumsubstrat eindringt. Das porenbildende Mittel wird in einem Wärmebehandlungsprozess zersetzt, so dass die mesoporöse Schicht poröser als das Diffusionsmediumsubstrat wird.
  • Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist ein Diffusionsmedium vorgesehen, wobei das Diffusionsmedium ein Diffusionsmediumsubstrat und eine mesoporöse Schicht umfasst. Das Diffusionsmediumsubstrat umfasst eine poröse fasrige Matrix, die eine erste und zweite Hauptseite definiert, und eine Menge an kohlenstoffhaltigem Material, die ausreichend ist, um das Substrat elektrisch leitend zu machen. Das Diffusionsmediumsubstrat trägt die mesoporöse Schicht entlang zumindest eines Abschnittes von einer der ersten und zweiten Hauptseiten des Substrats. Die mesoporöse Schicht umfasst hydrophobe und hydrophile Komponenten, die hydrophobe und hydrophile Gebiete innerhalb der mesoporösen Schicht definieren. Die mesoporöse Schicht umfasst eine Menge an kohlenstoffhaltigem Material, die ausreichend ist, um die mesoporöse Schicht elektrisch leitend zu machen. Die mesoporöse Schicht ist durch eine Porosität gekennzeichnet, die größer als die Porosität des Diffusionsmediumsubstrats ist. Das Diffusionsmediumsubstrat ist frei von fluorierten Polymeren außerhalb von Gebieten des Substrats, die die mesoporöse Schicht tragen.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des Diffusionsmediums in einer Brennstoffzelle.
  • Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mittel vorzusehen, um Wassermanagementsachverhalte in Diffusionsmedien zu berücksichtigen, und Vorrichtungen vorzusehen, die derartige Diffusionsmedien verwenden. Andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind angesichts der Beschreibung der Erfindung hier offensichtlich.
  • Die folgende detaillierte Beschreibung von spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird am besten in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen verständlich, in denen gleiche Anordnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und wobei:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Brennstoffzelle ist, die ein poröses Diffusionsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
  • 2 eine schematische Darstellung eines porösen Diffusionsmediums gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs ist, das eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • In 1 ist eine Brennstoffzelle 10 gezeigt, die ein poröses Diffusionsmedium 20 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. Insbesondere umfasst die Brennstoffzelle 10 eine Membranelektrodenanordnung 30, die zwischen einem Anodenströmungsfeld 40 und einem Kathodenströmungsfeld 50 der Brennstoffzelle 10 angeordnet ist. Es sei angemerkt, dass die Strömungsfelder 40, 50 und die Membranelektrodenanordnung 30 eine Vielzahl von Formen annehmen können. Die gezeigte Ausführungsform der Membranelektrodenanordnung 30 umfasst jeweilige katalytische Elektrodenschichten 32 und eine Ionentauschermembran 34.
  • In 2 ist ein Diffusionsmedium 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch gezeigt. Das Diffusionsmedium 20 umfasst ein Diffusionsmediumsubstrat 22 und eine mesoporöse Schicht 24. Das Diffusionsmediumsubstrat 22 umfasst eine poröse fasrige Matrix, die eine erste und zweite Hauptseite 21, 23 definiert, und eine Menge an kohlenstoffhaltigem Material, das ausreichend ist, um das Substrat 22 elektrisch leitend zu machen. Bei der gezeigten Ausführungsform trägt das Diffusionsmediumsubstrat 22 die mesoporöse Schicht 24 entlang der ersten Hauptseite 21 des Substrats 22.
  • Bei vielen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die mesoporöse Schicht 24 bei der Berücksichtigung von Wassermanagementsachverhalten wirksamer, wenn sie an der Membranelektrodenanordnung 30 der Brennstoffzelle 10 positioniert ist, im Vergleich dazu, wenn sie so positioniert ist, dass sie zu dem Strömungsfeld der Zelle weist. Dennoch sei angemerkt, dass das Diffusionsmediumsubstrat 22 die mesoporöse Schicht 24 entlang jeder Hauptseite 21, 23 des Substrats 22 ungeachtet dessen tragen kann, welche Seite an der Membranelektrodenanordnung 30 positioniert ist. Ferner kann die mesoporöse Schicht 24 die gesamte oder einen Teil der Seite, entlang der sie getragen ist, bedecken.
  • Die mesoporöse Schicht 24 ist typischerweise poröser als das Diffusionsmediumsubstrat 22. Die mesoporöse Schicht 24 umfasst eine hydrophobe Komponente 26 und eine hydrophile Komponente 28, die hydrophobe und hydrophile Gebiete in der Schicht 24 definieren. Die hydrophobe Komponente 26 kann ein fluoriertes Polymer umfassen, beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvinylfluorid (PVF), eine Kombination aus fluorierten Polymeren oder ein beliebiges anderes geeignetes hydrophobes Material oder eine beliebige Kombination aus Materialien. Die hydrophile Komponente 28 kann als eine kohlenstoffhaltige Substanz wie Kohlefasern, Kohlepartikel und deren Kombinationen vorgesehen sein, kann jedoch alternativ dazu auch durch ein beliebiges anderes geeignetes hydrophiles Material dargestellt werden. Zur Veranschaulichung sei angemerkt, dass die kohlenstoffhaltigen Substanzen wie Acetylenruß, die durch Oberflächen von 60 cm2/g gekennzeichnet sind, geeignete hydrophile Materialien für die mesoporöse Schicht 24 darstellen. Die mesoporöse Schicht 24 umfasst auch eine Menge an kohlenstoffhaltigem Material, die ausreichend ist, um dieses elektrisch leitend zu machen. Obwohl die hydrophilen oder hydrophoben Komponenten 28, die bereits in der Schicht 24 vorhanden sind, so gewählt sein können, um diese Rolle zu erfüllen, sei angemerkt, dass zusätzliche Komponenten in die Schicht aufgenommen werden können, um diese elektrisch leitend zu machen.
  • Wie in 2 gezeigt ist, dringt die mesoporöse Schicht 24 zumindest teilweise in das Diffusionsmediumsubstrat 22 ein. Das Ausmaß des Eindringens, das schematisch durch die Darstellung der ersten Fläche 21 in 2 in gestrichelten Linien gezeigt ist, variiert breit abhängig von den Eigenschaften der mesoporösen Schicht 24 und des Diffusionsmediumsubstrats 22.
  • Das Diffusionsmediumsubstrat 22 ist in dem Sinne unbehandelt, als dass es frei von fluorierten Polymeren ist. Selbstverständlich ist bei Ausführungsformen, bei denen die mesoporöse Schicht 24 fluorierte Polymere umfasst, anzumerken, dass das Diffusionsmediumsubstrat 22 außerhalb von Gebieten des Substrats 22, die die mesoporöse Schicht 24 tragen, frei von fluorierten Polymeren ist.
  • Wie in 3 gezeigt ist, kann ein Brennstoffzellensystem, das Diffusionsmedien gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, derart ausgestaltet werden, dass es als eine Antriebsquelle für ein Fahrzeug 100 dient. Insbesondere kann Brennstoff von einer Brennstoffspeichereinheit 120 an die Brennstoffzellenanordnung 110 geführt werden, die derart ausgebildet ist, um Brennstoff, beispielsweise H2 in Elektrizität umzuwandeln. Die erzeugte Elektrizität wird anschließend als eine Antriebsenergieversorgung für das Fahrzeug 100 verwendet, wobei die Elektrizität in Drehmoment und eine Fahrzeugtranslationsbewegung umgewandelt wird.
  • Bezug nehmend auf den Prozess, mit dem ein Diffusionsmedium der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann, wird die mesoporöse Schicht auf das Substrat dadurch aufgebracht, dass eine Beschichtung vorgesehen wird, die die hydrophobe Komponente, die hydrophile Komponente, ein porenbildendes Mittel und geeignete Lösemittel umfasst. Das porenbildende Mittel wird anschließend zersetzt, so dass die mesoporöse Schicht poröser als das Diffusionsmediumsubstrat ist. Das Lösemittel kann ein beliebiges geeignetes Lösemittel sein, wie beispielsweise deionisiertes H2O, Isopropanol und deren Kombinationen.
  • Allgemein ist die Beschichtung als eine Mischung vorgesehen, die zwischen 15 Gew.-% und 40 Gew.-% der hydrophoben Komponente, zwischen 85 Gew.-% und 60 Gew.-% der hydrophilen Komponente und zwischen 0 Gew.-% und 15 Gew.-% des porenbildenden Mittels umfasst. Insbesondere ist die Beschichtung als eine Mischung vorgesehen, die geringfügig weniger als 20 Gew.-% der hydrophoben Komponente, geringfügig weniger als 80 Gew.-% der hydrophilen Komponente und 5 Gew.-% des porenbildenden Mittels umfasst.
  • Wenn die hydrophile Komponente einen kohlenstoffhaltige Substanz umfasst, kann die Substanz aus einer Vielzahl von Materialien gewählt sein, wie beispielsweise Kohlefasern, Kohlepartikel und deren Kombinationen. Die kohlenstoffhaltige Substanz kann durch eine Oberfläche zwischen 50 cm2/g und 250 cm2/g gekennzeichnet sein. Insbesondere und nur zur Veranschaulichung und nicht zur Beschränkung sind geeignete hydrophile Komponenten, wie beispielsweise Acetylenruß, durch Oberflächen von 60 cm2/g gekennzeichnet.
  • Bezüglich des porenbildenden Mittels sollte dieses ein Material umfassen, das dazu neigt, die Porengröße der mesoporöse Schicht wesentlich zu erhöhen, wenn es auf das Substrat aufgebracht und ermöglicht wird, dass es sich verfestigen, trocknen, härten oder sich anderweitig stabilisieren kann. Beispielsweise und nur zur Veranschaulichung und nicht zur Beschränkung kann das porenbildende Mittel Ammoniumcarbonat oder ein beliebiges anderes Material umfassen, das gewählt ist, um sich in einer Mischung mit den hydrophoben und hydrophilen Komponenten bei Erhitzung zu zersetzen. Die Zersetzung kann partikelfrei verlaufen und kann gasförmige und flüssige Komponenten umfassen. Insbesondere kann das porenbildende Mittel ein Material umfassen, das derart gewählt ist, dass die mesoporöse Schicht im Wesentlichen frei von den Komponenten des porenbildenden Mittels bei Zersetzung des porenbildenden Mittels ist. Porenbildende Mittel, die sich in gasförmige Produkte und Wasser zersetzen, sind für viele Anwendungen der vorliegenden Erfindung geeignet. Beispielsweise umfassen Produkte der thermischen Zersetzung von Ammoniumcarbonat Ammoniak, Kohlendioxid, Stickstoff und Wasserdampf.
  • Die Zersetzung des porenbildenden Mittels kann durch Erhitzung des beschichteten Substrats erleichtert werden. Geeignete Wärmebehandlungstemperaturen variieren abhängig von der Zusammensetzung der mesoporösen Schicht. Wenn beispielsweise Ammoniumcarbonat als das porenbildende Mittel verwendet wird, sollte das beschichtete Medium auf zumindest 100°C erhitzt werden, um eine Verdampfung von Wasser bei Zersetzung des Ammoniumcarbonats zu unterstützen. Allgemein ist der Wärmebehandlungsprozess durch Temperaturen zwischen 75°C und 100°C oder zumindest über 65°C gekennzeichnet.
  • Bezüglich der Zunahme der Porosität des Diffusionsmediums mit der mesoporösen Schicht relativ zu der des Diffusionsmediums ohne die mesoporöse Schicht sind, obwohl ein breiter Bereich von Zunahmen beabsichtigt ist, Erhöhungen der Porosität des Diffusionsmediums zwischen 5% und 15% und insbesondere von 7,5% typisch für viele Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Nur zur Darstellung wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Porosität eines Diffusionsmediums, das ein 250 μm dickes Kohlefaserpapiersubstrat und eine 10 μm dicke mesoporöse Schicht aus Acetylenruß und PTFE umfasst, von 78% (ohne die mesoporöse Schicht) auf 84% (mit der mesoporösen Schicht) erhöht.
  • Bezüglich der jeweiligen Dicken a, b des Diffusionsmediumsubstrats 22 und der mesoporösen Schicht 24, die in 2 gezeigt sind, sei angemerkt, dass geeignete Werte abhängig von der bestimmten Anwendung variieren, in der das Diffusionsmedium verwendet wird. Beispielsweise wird erwogen, dass Kohlefaserpapierprodukte mit Dicken b zwischen 100 μm und 300 μm zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung mit Dicken a der mesoporösen Schicht zwischen 10 μm und 25 μm geeignet sind.

Claims (37)

  1. Verfahren zur Herstellung von Diffusionsmedien, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Diffusionsmediumsubstrat vorgesehen wird, das eine poröse fasrige Matrix umfasst, die eine erste und zweite Hauptseite definiert, wobei das Substrat frei von fluorierten Polymeren ist und eine Menge an kohlenstoffhaltigem Material umfasst, die ausreichend ist, um das Substrat elektrisch leitend zu machen; eine mesoporöse Schicht entlang zumindest eines Abschnitts der ersten oder zweiten Hauptseite des Substrats aufgebracht wird, um ein Gebiet, das die mesoporöse Schicht trägt, und Gebiete außerhalb der mesoporösen Schicht zu definieren, wobei die mesoporöse Schicht auf das von fluorierten Polymeren freie Substrat dadurch aufgebracht wird, dass eine Beschichtung vorgesehen wird, die eine hydrophobe Komponente, eine hydrophile Komponente und ein porenbildendes Mittel umfasst, und die Gebiete außerhalb der mesoporösen Schicht frei von fluorierten Polymeren sind; und das porenbildende Mittel zersetzt wird, so dass die mesoporöse Schicht durch eine Porosität gekennzeichnet ist, die größer als die Porosität des Diffusionsmediumsubstrats ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die hydrophobe Komponente ein fluoriertes Polymer umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die hydrophobe Komponente PTFE umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung als eine Mischung vorgesehen wird, die zwischen 15 Gew.-% und 40 Gew.-% der hydrophoben Komponente umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Mischung 20 Gew.-% der hydrophoben Komponente umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die hydrophile Komponente eine kohlenstoffhaltige Substanz umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die kohlenstoffhaltige Substanz aus Kohlefasern, Kohlepartikeln und deren Kombinationen gewählt ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die kohlenstoffhaltige Substanz durch eine Oberfläche zwischen 50 cm2/g und 250 m2/g gekennzeichnet ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die kohlenstoffhaltige Substanz durch eine Oberfläche von 60 cm2/g gekennzeichnet ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die kohlenstoffhaltige Substanz Acetylenruß umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung als eine Mischung vorgesehen wird, die zwischen 60 Gew.-% und 85 Gew.-% der hydrophilen Komponente umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Beschichtung als eine Mischung vorgesehen wird, die 80 Gew.-% der hydrophilen Komponente umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei porenbildende Mittel ein Material ist, das derart ausgewählt wird, dass die mesoporöse Schicht bei Zersetzung des porenbildenden Mittels im Wesentlichen frei von Komponenten des porenbildenden Mittels ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das porenbildende Mittel ein Material umfasst, das derart ausgewählt wird, dass es sich in einer Mischung mit den hydrophoben und hydrophilen Komponenten bei Erhitzung über Raumtemperatur zersetzt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das porenbildende Mittel ein Material umfasst, das derart ausgewählt wird, dass die Zersetzung partikelfrei verläuft.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das porenbildende Mittel ein Material umfasst, das derart ausgewählt wird, dass die Zersetzung gasförmige und flüssige Komponenten umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das porenbildende Mittel ein Material umfasst, das derart ausgewählt wird, dass die Zersetzung zumindest eine gasförmige Komponente und H2O umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das porenbildende Mittel Ammoniumcarbonat umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung als eine Mischung vorgesehen wird, die bis 15 Gew.-% des porenbildenden Mittels umfasst.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Mischung 5 Gew.-% des porenbildenden Mittels umfasst.
  21. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine ausreichende Menge der mesoporösen Schicht auf das Substrat aufgebracht wird, um eine Porosität des Diffusionsmediums relativ zu der des Diffusionsmediumsubstrats wesentlich zu erhöhen.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Erhöhung der Porosität des Diffusionsmediums zwischen 5% und 15% liegt.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Erhöhung der Porosität des Diffusionsmediums bei 7,5% liegt.
  24. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Porosität des Diffusionsmediums, das das Substrat und die mesoporöse Schicht umfasst, 84% beträgt.
  25. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung ferner ein Lösemittel umfasst, das aus H2O, Isopropanol und deren Kombinationen gewählt ist.
  26. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung derart vorgesehen wird, dass sie zumindest teilweise in das Diffusionsmediumsubstrat eindringt.
  27. Verfahren nach Anspruch 24, wobei eine ausreichende Menge der mesoporösen Schicht auf das Substrat aufgebracht wird, um eine Gesamtporosität des Diffusionsmediums von 78% ohne die mesoporöse Schicht auf 84% mit der mesoporösen Schicht wesentlich zu erhöhen.
  28. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine ausreichende Menge der mesoporösen Schicht auf das Substrat aufgebracht wird, um eine Dicke der mesoporösen Schicht zwischen 10 μm und 25 μm zu erzielen.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Diffusionsmediumsubstrat mit einer Dicke zwischen 100 μm und 300 μm vorgesehen ist.
  30. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das porenbildende Mittel durch einen Wärmebehandlungsprozess zersetzt wird.
  31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Wärmebehandlungsprozess durch Temperaturen über 65°C gekennzeichnet ist.
  32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Wärmebehandlungsprozess durch Temperaturen zwischen 75°C und 100°C gekennzeichnet ist.
  33. Verfahren zur Herstellung von Diffusionsmedien nach Anspruch 1, wobei die mesoporöse Schicht auf das von fluorierten Polymeren freie Substrat dadurch aufgebracht wird, dass eine Beschichtung vorgesehen wird, die die hydrophobe Komponente, die hydrophile Komponente, das porenbildende Mittel und ferner ein Lösemittel, welches aus H2O, Isopropanol und deren Kombinationen ausgewählt wird, umfasst, wobei die hydrophobe Komponente ein fluoriertes Polymer umfasst, die hydrophile Komponente eine kohlenstoffhaltige Substanz umfasst, die aus Kohlefasern, Kohlepartikeln und deren Kombinationen gewählt ist, wobei die kohlenstoffhaltige Substanz durch eine Oberfläche von 60 cm2/g gekennzeichnet ist, das porenbildende Mittel Ammoniumcarbonat umfasst, wobei eine ausreichende Menge der mesoporösen Schicht auf das Substrat aufgebracht wird, um eine Porosität des Diffusionsmediums relativ zu dem Diffusionsmedium ohne die mesoporöse Schicht wesentlich zu erhöhen, wobei die wesentliche Erhöhung der Porosität des Diffusionsmediums zwischen 5% und 15% liegt, die Beschichtung derart vorgesehen wird, dass sie zumindest teilweise in das Diffusionsmediumsubstrat eindringt, und das porenbildende Mittel in einem Wärmebehandlungsprozess zersetzt wird, so dass die mesoporöse Schicht durch eine Porosität gekennzeichnet ist, die größer als die Porosität des Diffusionsmediumsubstrats ist.
  34. Diffusionsmedium für die Verwendung in einer Brennstoffzelle, wobei: das Diffusionsmedium ein Diffusionsmediumsubstrat und eine mesoporöse Schicht umfasst; das Diffusionsmediumsubstrat eine poröse fasrige Matrix, die eine erste und zweite Hauptseite definiert, und eine Menge an kohlenstoffhaltigem Material umfasst, die ausreichend ist, um das Substrat elektrisch leitend zu machen; das Diffusionsmediumsubstrat die mesoporöse Schicht entlang zumindest eines Abschnitts der ersten oder zweiten Hauptseite des Substrats trägt, um ein Gebiet, das die mesoporöse Schicht trägt, und Gebiete außerhalb der mesoporösen Schicht zu definieren; die mesoporöse Schicht hydrophobe und hydrophile Komponenten umfasst, die hydrophobe und hydrophile Gebiete in der mesoporösen Schicht definieren; die mesoporöse Schicht eine Menge an kohlenstoffhaltigem Material umfasst, die ausreichend ist, um die mesoporöse Schicht elektrisch leitend zu machen; die mesoporöse Schicht durch eine Porosität gekennzeichnet ist, die größer als eine Porosität des Diffusionsmediumsubstrats ist; und und die Gebiete des Substrates außerhalb der mesoporösen Schicht frei von fluorierten Polymeren sind.
  35. Diffusionsmedium nach Anspruch 34, wobei: die hydrophobe Komponente ein fluoriertes Polymer umfasst; die hydrophile Komponente eine kohlenstoffhaltige Substanz umfasst, die aus Kohlefasern, Kohlepartikeln und deren Kombinationen gewählt ist; die kohlenstoffhaltige Substanz durch eine Oberfläche von 60 cm2/g gekennzeichnet ist; die mesoporöse Schicht zumindest teilweise in das Diffusionsmediumsubstrat eindringt; das Diffusionsmediumsubstrat durch eine Porosität von 78% außerhalb von Gebieten des Substrats, die die mesoporöse Schicht tragen, gekennzeichnet ist; und das Diffusionsmedium durch eine Gesamtporosität von 84% gekennzeichnet ist.
  36. Verwendung eines Diffusionsmediums nach Anspruch 34 in einer Brennstoffzelle, wobei die Brennstoffzelle ferner umfasst: eine Membranelektrodenanordnung, die zwischen einem Anodenströmungsfeld und einem Kathodenströmungsfeld einer Brennstoffzelle angeordnet ist; wobei die Membranelektrodenanordnung eine Ionentauschermembran umfasst, die zwischen jeweiligen katalytischen Elektrodenschichten der Membranelektrodenanordnung positioniert ist; und das Diffusionsmedium so positioniert ist, dass die mesoporöse Schicht an einer katalytischen Elektrodenschicht der Membranelektrodenanordnung positioniert ist.
  37. Verwendung nach Anspruch 36, wobei die Brennstoffzelle als Antriebsquelle eines Fahrzeugs dient.
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