气体扩散层（GDL）的作用是什么？

2020-11-17 09:43:42

气体扩散层（GDL）在典型的燃料电池应用中起着关键作用，通常被集成为膜电极组件（MEA）的一部分。使用GDL的典型应用包括聚合物电解质燃料电池（PEMFC）和直接甲醇燃料电池（DMFC）。当GDL涂有催化剂时，它被称为气体扩散电极（GDE），有时会与膜或MEA分开出售或安装。不过，充当电极是GDL/GDE的简单部分。

气体扩散层（GDL）由什么组成？

GDL是一种多孔结构，通过将碳纤维编织成碳布（如GDL-CT和ELAT）或将碳纤维压在一起制成碳纸（如Sigracet、Freudenberg和Toray）制成。今天生产的许多标准GDL都带有微孔层（MPL）和疏水处理（PTFE）。MPL和PTFE有助于与膜的接触以及水的管理。MPL通常提供具有足够表面积的光滑层用于催化剂，并与膜良好接触。MPL通常使用聚四氟乙烯作为粘合剂，增加疏水性，这有助于防止膜内的水逸出-使膜干燥并产生更高的阻力（降低性能）。MPL表面通常有一层额外的PTFE涂层来进一步增强这一性能。

气体扩散层（GDL）的作用是什么？

膜电极组装图GDL本质上是一个电极，可促进反应物在催化剂层状膜上的扩散。GDL的表面积和孔隙率使双极板通道中的反应物沿着膜的活性区域（催化剂区域）扩散。随着GDL提供的表面积的增加，从膜电极组件（MEA）中每个单独的催化剂部位到集电器的电传输也随之增加。

GDL也是处理燃料电池湿度控制的组件。它通过持续地帮助清除催化剂层外部的副产水和防止溢流腔来实现这一目的。GDL还有助于在催化剂层表面保留一些水，以提高整个膜的导电性。同样重要的是要注意，GDL也允许在电池运行期间进行热传递。

关于GDL材料的机械性能，也必须进行重要的考虑，因为在组装燃料电池堆时，它经常被压缩或部分压缩。这种压缩可以充当“弹簧”的作用，以帮助适应一些较大的燃料电池堆在运行中所能看到的一些热膨胀。