氣體擴(kuò)散層（GDL）是支撐催化劑層和收集電流的重要結(jié)構(gòu)，同時(shí)為電極反應(yīng)提供氣體、質(zhì)子、電子和水等多個(gè)通道，其成本通常占到燃料電池電堆總成本的5%左右。

氣體擴(kuò)散層由支撐層和微孔層組成，支撐層材料大多是憎水處理過(guò)的多孔碳紙或碳布，微孔層通常是由導(dǎo)電炭黑和憎水劑構(gòu)成，作用是降低催化層和支撐層之間的接觸電阻，使反應(yīng)氣體和產(chǎn)物水在流場(chǎng)和催化層之間實(shí)現(xiàn)均勻再分配，有利于增強(qiáng)導(dǎo)電性，提高電極性能。氣體擴(kuò)散層必須具備良好的機(jī)械強(qiáng)度、合適的孔結(jié)構(gòu)、良好的導(dǎo)電性、高穩(wěn)定性，其性能將直接影響燃料電池的電池性能。

目前，擴(kuò)散層材料主要有碳纖維紙、碳纖維編織布、無(wú)紡布和碳黑紙等，也有利用泡沫金屬、金屬網(wǎng)等來(lái)制備。其中，碳纖維紙由于制造工藝成熟、性能穩(wěn)定、成本相對(duì)較低和適于再加工等優(yōu)點(diǎn)，成為擴(kuò)散層的首選。工藝方面，氣體擴(kuò)散層所用炭紙初坯的制備方法可分為兩種：濕法和干法。濕法造紙技術(shù)制備的擴(kuò)散層用炭紙具有良好且均勻的大量孔隙，能夠通過(guò)調(diào)節(jié)酚醛樹脂的量來(lái)控制孔隙率的大小，有利于加工成滿足實(shí)際需求的炭紙。

擴(kuò)散層核心工藝主要是碳紙選材及技術(shù)。從碳紙材料來(lái)看，全球范圍內(nèi)散層材料碳紙、碳布的供需已形成一個(gè)寡占市場(chǎng)情況，目前全球的碳紙、碳布材料供應(yīng)商僅有日本Toray、加拿大Ballard及德國(guó)SGL三家。

日本TORAY目前占據(jù)較大的市場(chǎng)份額，且擁有的炭紙相關(guān)的專利較多，生產(chǎn)的炭紙具有高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、高氣體通過(guò)率、表面平滑等優(yōu)點(diǎn)；但Toray炭紙由于其脆性大而不能連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)導(dǎo)致其難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，極大地限制了供應(yīng)量的增長(zhǎng)。Toray的絕大部分產(chǎn)能必須供應(yīng)給波音公司的碳纖產(chǎn)品，因此到2012年，該企業(yè)幾乎停止出口燃料電池組件(碳紙、碳布)至其它國(guó)家。從2010年起Toray將產(chǎn)品售價(jià)提高了15%，例：40*40cm規(guī)格產(chǎn)品售價(jià)從78$/PCS提至91$/PCS。

德國(guó)SGL的原材料由日本三菱供應(yīng)，但供給在逐漸減少，而Ballard僅供應(yīng)給汽車業(yè)界的合約商。

從技術(shù)來(lái)看，目前擴(kuò)散層碳紙技術(shù)處于國(guó)外壟斷狀態(tài)，國(guó)內(nèi)還在加速研究。主要集中于中南大學(xué)、武漢理工大學(xué)以及北京化工大學(xué)等，但研究時(shí)間較短，技術(shù)難題尚未攻克。中南大學(xué)提出過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)熱解炭改性碳紙的新技術(shù)，發(fā)明了與變形機(jī)制高度適應(yīng)的異型結(jié)構(gòu)碳紙，采用干法成型、CVD、催化炭化和石墨化相結(jié)合的連續(xù)化生產(chǎn)工藝，但產(chǎn)品的耐久性和穩(wěn)定性有所提升。

企業(yè)方面，上海河森電氣公司已有小批量碳紙產(chǎn)品，2012年已有1000平方米/月生產(chǎn)能力；臺(tái)灣碳能科技公司也有部分碳紙產(chǎn)品且價(jià)格較低，獲得了一定市場(chǎng)認(rèn)可。

氣體擴(kuò)散層的成本主要由加工費(fèi)用主導(dǎo)，若規(guī)模化生產(chǎn)將會(huì)帶來(lái)大幅的成本削減。根據(jù)StrategicAnalysis數(shù)據(jù)，當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模從1000套提升到50萬(wàn)套時(shí)，成本會(huì)從$2，661/套降到$102/套，因此擴(kuò)散層大規(guī)模生產(chǎn)工藝會(huì)是未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展方向。