一种气体扩散层及其制备方法和用途
阅读：1032发布：2020-10-05
专利汇可以提供一种气体扩散层及其制备方法和用途专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种气体扩散层及其制备方法和用途。所述气体扩散层的制备方法包括：(1)向微孔层浆料中加入促 水 电 解催化剂前驱体，得到处理后的微孔层浆料；(2)将步骤(1)中处理后的微孔层浆料涂覆到基底上，在惰性气氛中烘干至促水 电解 催化剂前驱体分解，得到所述的气体扩散层；所述气体扩散层中的微孔层含有促水电解催化剂且疏松多孔；本发明提供的气体扩散 电极 和 燃料 电池 包含所述气体扩散层；本发明还提供了一种降低反极工况下 燃料电池 阳极 催化层中 碳 载体 腐蚀 的方法，通过向微孔层浆料混入促水电解催化剂前驱体实现。本发明提供的气体扩散层，提高了电极表面水的电解能 力 ，减缓了反极 对电极 表面催化层中碳载体的腐蚀，延长了电极的使用寿命。，下面是一种气体扩散层及其制备方法和用途专利的具体信息内容。
1.一种气体扩散层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向微孔层浆料中加入促水电解催化剂前驱体，得到处理后的微孔层浆料；
(2)将步骤(1)中处理后的微孔层浆料涂覆到基底上，在惰性气氛中烘干至促水电解催化剂前驱体分解，得到所述的气体扩散层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述促水电解催化剂前驱体包括钌、铱、钯、铂、镍、钴或铜的无机盐中的任意一种或至少两种的组合，优选为钌、铱、钯、铂、镍、钴或铜的氯化盐、碳酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为氯化钌、碳酸钴、硝酸镍或氯化钯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述微孔层浆料含有碳材料和助剂；
优选地，所述助剂为疏水剂；
优选地，所述促水电解催化剂前驱体与碳材料的质量比为0.02-0.15，优选为0.05-
0.1；
优选地，所述疏水剂的质量是碳材料质量的10-30％，优选为15-28％。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述微孔层浆料的制备方法包括以下步骤：
将碳材料和疏水剂加入到溶剂中，进行分散，得到微孔层浆料；
优选地，所述溶剂为聚乙烯吡咯烷酮的水溶液；
优选地，所述分散为搅拌和/或超声分散；
优选地，所述超声分散的时间为20-80分钟，优选为30-60分钟；
优选地，所述超声分散的功率为200-1000W，优选为500-900W。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述基底选自碳基材、钛基材、镍基材或铜基材中的任意一种，优选为碳纸、碳毡、碳纤维纸、碳纤维编织布、网状钛基材、网状镍基材或网状铜基材中的任意一种；
优选地，所述涂覆的方式为涂布、丝网印刷、旋涂或喷涂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述涂覆的厚度为10-60μm，优选为30-50μm；
优选地，所述惰性气氛为氮气、氩气或氦气中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述烘干的温度为200-700℃，优选为400-600℃，进一步优选为500-580℃；
优选地，所述烘干的时间为30-90分钟，优选为30-80分钟；
优选地，所述气体扩散层微孔层中碳材料的担载量为0.5-8.0mg/cm2，优选为0.8-
3.0mg/cm2。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将碳材料和疏水剂加入到聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，进行搅拌、超声分散20-80分钟，所述超声的功率为200-1000W，得到微孔层浆料，再加入促水电解催化剂前驱体，搅拌，得到处理后的微孔层浆料，控制气体扩散层微孔层中碳材料的担载量为0.5-8.0mg/cm2，所述疏水剂的质量是碳材料质量的10-30％，所述促水电解催化剂前驱体与碳材料的质量比为0.02-0.15；
(2)将步骤(1)中处理后的微孔层浆料涂覆到基底上，使得涂覆厚度在10-60μm，在惰性气氛中升温至200-700℃保持30-90分钟，直到促水电解催化剂前驱体分解，得到所述的气体扩散层。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的气体扩散层。
7.根据权利要求6所述的气体扩散层，其特征在于，包含微孔层，所述微孔层的孔径为
50-300nm，优选为80-120nm；
优选地，所述微孔层中促水电解催化剂与碳材料的质量比为0.02-0.15，优选为0.05-
0.1；
优选地，所述微孔层的厚度为10-60μm，优选为30-50μm。
8.一种气体扩散电极，其特征在于，所述电极包含如权利要求6或7所述的气体扩散层。
9.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包含如权利要求8所述的气体扩散电极。
10.一种降低反极工况下燃料电池阳极催化层中碳载体腐蚀的方法，其特征在于，所述方法包括在制备气体扩散层时，在微孔层浆料中先混入促水电解催化剂前驱体，得到处理后的微孔层浆料，然后将其涂覆到基底上，再在惰性气氛中烘干至促水电解催化剂前驱体分解，得到微孔大小在50-300nm的气体扩散层；
优选地，所述促水电解催化剂前驱体选自含有钌、铱、钯、铂、镍、钴或铜的无机盐中的任意一种或至少两种的组合，优选为钌、铱、钯、铂、镍、钴或铜的氯化盐、碳酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合。
一种气体扩散层及其制备方法和用途
技术领域
背景技术
[0002] 燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置，因其具有燃料来源广泛、洁净、环保，不受卡诺循环限制、能量转换效率高，模块结构灵活性强、
可集中供电也可分散供电等优点，符合环境和资源可持续发展的要求，因此受到高度的重
视。燃料电池在电站、电动汽车、航天、潜艇和空间电源等领域有广阔的应用前景，尤其近年
来成功的应用在电动汽车上，被认为是可代替内燃机用作交通运输工具的动力源。
可集中供电也可分散供电等优点，符合环境和资源可持续发展的要求，因此受到高度的重
视。燃料电池在电站、电动汽车、航天、潜艇和空间电源等领域有广阔的应用前景，尤其近年
来成功的应用在电动汽车上，被认为是可代替内燃机用作交通运输工具的动力源。
[0003] 燃料电池可将氢气、天然气、甲醇等作为燃料，纯氧或空气作为氧化剂。在使用过程中，燃料与氧化剂发生反应所产生的水，通过气体扩散层移除。气体扩散层通常使用的支
撑层材料表面比较粗糙，存在许多凸凹不平的纹路，使其与催化层表面接触面积较小，从而
增大电池的内阻，使得电池性能下降。为了改善支撑层的孔隙结构和防止燃料电池工作过
程中发生电极水淹现象，在扩散层中引入微孔层，微孔层的有效成分是碳黑粉末与憎水剂
材料，可以降低电极催化层和支撑层之间的接触电阻，防止催化层在制备过程中渗漏到支
撑层，提高催化剂的利用率，同时实现气体和水的再分配。然而，研究者们发现当燃料电池
电堆中气体分配不合理、操作时供气不足以及电堆启动或关停时，部分单体电池电压极低，
甚至变为负电压，这就发生了反极。燃料电池电堆中的某几节单体电池发生反极时，发生反
极的单池阳极电压将首先超过0.207V，电极表面将首先发生碳的腐蚀，对电极造成不可逆
的损坏；与此同时发生反极的单电池的阳极电压将迅速升至1.23V以上，并发生电解水的反
应；当电极表面的水充分电解之后，阳极的电解电压将升至2V以上，电池阳极将仅发生碳的
腐蚀，此时电池的阳极破坏最为严重。反极使得电堆性能下降，反应腔内燃料和氧化剂互
混，存在爆炸的可能性。因此，为避免电池阳极电势升至2V以上，需要提高电池阳极催化剂
的水电解催化能力，使其有利于水电解反应的发生，尽量减缓碳的腐蚀速度，从而降低反极
对电极造成的破坏。
撑层材料表面比较粗糙，存在许多凸凹不平的纹路，使其与催化层表面接触面积较小，从而
增大电池的内阻，使得电池性能下降。为了改善支撑层的孔隙结构和防止燃料电池工作过
程中发生电极水淹现象，在扩散层中引入微孔层，微孔层的有效成分是碳黑粉末与憎水剂
材料，可以降低电极催化层和支撑层之间的接触电阻，防止催化层在制备过程中渗漏到支
撑层，提高催化剂的利用率，同时实现气体和水的再分配。然而，研究者们发现当燃料电池
电堆中气体分配不合理、操作时供气不足以及电堆启动或关停时，部分单体电池电压极低，
甚至变为负电压，这就发生了反极。燃料电池电堆中的某几节单体电池发生反极时，发生反
极的单池阳极电压将首先超过0.207V，电极表面将首先发生碳的腐蚀，对电极造成不可逆
的损坏；与此同时发生反极的单电池的阳极电压将迅速升至1.23V以上，并发生电解水的反
应；当电极表面的水充分电解之后，阳极的电解电压将升至2V以上，电池阳极将仅发生碳的
腐蚀，此时电池的阳极破坏最为严重。反极使得电堆性能下降，反应腔内燃料和氧化剂互
混，存在爆炸的可能性。因此，为避免电池阳极电势升至2V以上，需要提高电池阳极催化剂
的水电解催化能力，使其有利于水电解反应的发生，尽量减缓碳的腐蚀速度，从而降低反极
对电极造成的破坏。
[0004] 针对反极现象，现有技术公开了许多有效的解决方案。其中，CN109256569A公开了一种质子交换膜燃料电池气体扩散层微孔层及其制备方法。疏水处理后的支撑层表面刮涂
或喷涂含有机硅氧烷和碳纳米材料的有机溶剂，通过微孔层界面微纳结构和包覆层形成质
子交换膜燃料电池气体扩散层微孔层；其中，有机硅氧烷和碳纳米材料的用量比例为10-
100wt％。该方法制备的微孔层具有超疏水性能，使得反极时保证气体传输和有效管理水，
但是有机硅氧烷的使用增加了微孔层表面的粗糙度，增加了与催化层之间的接触电阻。
或喷涂含有机硅氧烷和碳纳米材料的有机溶剂，通过微孔层界面微纳结构和包覆层形成质
子交换膜燃料电池气体扩散层微孔层；其中，有机硅氧烷和碳纳米材料的用量比例为10-
100wt％。该方法制备的微孔层具有超疏水性能，使得反极时保证气体传输和有效管理水，
但是有机硅氧烷的使用增加了微孔层表面的粗糙度，增加了与催化层之间的接触电阻。
[0005] CN105074980A公开了一种用于电化学装置中的腐蚀防护的阻挡层，例如电化学装置中的碳基气体扩散层(GDL)，该阻挡层包含导电陶瓷材料和一种非离聚物聚合物粘合剂。
该导电陶瓷材料具有在空气气氛中>0.1S/cm、优选>1S/cm的电导率(如通过粉末法检测的)
并且选自以下各项组成的组：含有贵金属和/或贱金属的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物以
及它们的混合物和组合。包含本发明的阻挡层的膜-电极组件(MEA)、催化剂涂覆的膜
(CCM)、气体扩散电极(GDE)和气体扩散层(GDL)表现出改进的耐腐蚀性，优选对抗碳腐蚀；
特别是在PEM燃料电池的启动/停止循环和燃料不足的情况下。但是所述阻挡层被定位在催
化剂层与气体扩散层之间，使得制作工艺繁琐。
该导电陶瓷材料具有在空气气氛中>0.1S/cm、优选>1S/cm的电导率(如通过粉末法检测的)
并且选自以下各项组成的组：含有贵金属和/或贱金属的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物以
及它们的混合物和组合。包含本发明的阻挡层的膜-电极组件(MEA)、催化剂涂覆的膜
(CCM)、气体扩散电极(GDE)和气体扩散层(GDL)表现出改进的耐腐蚀性，优选对抗碳腐蚀；
特别是在PEM燃料电池的启动/停止循环和燃料不足的情况下。但是所述阻挡层被定位在催
化剂层与气体扩散层之间，使得制作工艺繁琐。
[0006] CN201523041U提供了一种自屏蔽质子交换膜燃料电池，包括一个或多个单电池，所述单电池包括阳极、阴极和设置在所述阳极和阴极之间的质子交换膜，阳极和阴极都含
有加速电极电化学反应的催化剂，其特征在于：它还包括与所述单电池相并联的二极管，其
中二极管正极与所述阳极相联接，二极管负极与所述阴极相联接。质子交换膜燃料电池内
一些单电池由于突然的变化而出现反极时二极管就会被导通，由于二极管的电阻远远小于
单电池的电阻，出现反极的燃料电池电堆会被二极管自动屏蔽。该燃料电池能够有效避免
单电池因发生反极而导致的电极腐蚀，增加了电池的使用寿命，但是二极管的引入增加了
电池系统的复杂性和成本。
有加速电极电化学反应的催化剂，其特征在于：它还包括与所述单电池相并联的二极管，其
中二极管正极与所述阳极相联接，二极管负极与所述阴极相联接。质子交换膜燃料电池内
一些单电池由于突然的变化而出现反极时二极管就会被导通，由于二极管的电阻远远小于
单电池的电阻，出现反极的燃料电池电堆会被二极管自动屏蔽。该燃料电池能够有效避免
单电池因发生反极而导致的电极腐蚀，增加了电池的使用寿命，但是二极管的引入增加了
电池系统的复杂性和成本。
[0007] 基于上述文献可知，如何在不增加工艺步骤和电池系统繁杂性的前提下，提高燃料电池气体扩散层排气和排水的能力以及催化层的水电解催化能力，使其有利于水电解反
应的发生，有效解决单电池发生反极时电极表面碳的腐蚀问题，降低反极对电极造成的破
坏成为目前亟待解决的技术问题。
应的发生，有效解决单电池发生反极时电极表面碳的腐蚀问题，降低反极对电极造成的破
坏成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
[0008] 鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种气体扩散层及其制备方法和用途。所述气体扩散层中的微孔层为疏松的多孔结构，有利于气体和水分的传输，改善了气体
扩散层的传质能力；除此之外，所述气体扩散层含有促水电解催化剂，提高了电极表面水电
解的催化能力，对催化层起到保护作用，解决了反极工况下电极表面催化层碳载体的腐蚀
问题；所述气体扩散电极和燃料电池不仅具有良好的抗反极能力，而且使用寿命显著延长。
扩散层的传质能力；除此之外，所述气体扩散层含有促水电解催化剂，提高了电极表面水电
解的催化能力，对催化层起到保护作用，解决了反极工况下电极表面催化层碳载体的腐蚀
问题；所述气体扩散电极和燃料电池不仅具有良好的抗反极能力，而且使用寿命显著延长。
[0009] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0010] 第一方面，本发明提供了一种气体扩散层的制备方法，包括以下步骤：
[0011] (1)向微孔层浆料中加入促水电解催化剂前驱体，得到处理后的微孔层浆料；
[0012] (2)将步骤(1)中处理后的微孔层浆料涂覆到基底上，在惰性气氛中烘干至促水电解催化剂前驱体分解，得到所述的气体扩散层。
[0013] 本发明提供的气体扩散层的制备方法中，通过采用向微孔层浆料加入促水电解催化剂前驱体的方式，在烘干的过程中所述前驱体分解产生催化剂和气体，气体在逸出时，有
助于微孔层形成较疏松的多孔结构，有利于气体和水分的传输，提高了气体扩散层的传质
能力。
助于微孔层形成较疏松的多孔结构，有利于气体和水分的传输，提高了气体扩散层的传质
能力。
[0014] 优选地，所述促水电解催化剂前驱体包括有钌、铱、钯、铂、镍、钴或铜的无机盐中的任意一种或至少两种的组合，优选为钌、铱、钯、铂、镍、钴或铜的氯化盐、碳酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为氯化钌、碳酸钴、硝酸镍或氯化钯中的任意
一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性组合为氯化钌和硝酸镍，硝酸镍和碳酸钴，氯
化钌和氯化钯，氯化钌、碳酸钴和硝酸镍。所述促水电解催化剂前驱体在制备扩散层的过程
中分解产生催化剂和气体，气体在逸出时，使得微孔层形成较疏松的多孔结构，使得扩散层
有足够的气体通道和水通道，生成的水能够被催化剂捕捉分解或通过水通道排除，达到保
护催化层的效果。
一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性组合为氯化钌和硝酸镍，硝酸镍和碳酸钴，氯
化钌和氯化钯，氯化钌、碳酸钴和硝酸镍。所述促水电解催化剂前驱体在制备扩散层的过程
中分解产生催化剂和气体，气体在逸出时，使得微孔层形成较疏松的多孔结构，使得扩散层
有足够的气体通道和水通道，生成的水能够被催化剂捕捉分解或通过水通道排除，达到保
护催化层的效果。
[0015] 优选地，所述微孔层浆料含有碳材料和助剂。
[0016] 优选地，所述助剂为疏水剂。
[0017] 优选地，所述促水电解催化剂前驱体与碳材料的质量比为0.02-0.15，例如可以是0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14或0.15等，所述促水电解催化剂前驱体与碳材料的质量比范围更有利于多孔结构的形成，优选为0.05-
0.1。
0.1。
[0018] 优选地，所述疏水剂的质量是碳材料质量的10-30％，例如可以是10％、11％、12％、15％、18％、20％、22％、24％、25％、26％、28％、29％或30％等，优选为15-28％。
[0019] 本发明中，对所述微孔层浆料中疏水剂的质量与碳材料质量比的选择，是本领域技术人员常用的调整，所述质量比处于10-30％之间，对微孔层的贡献基本相同。
[0020] 本发明中，对微孔层浆料用到的碳材料和疏水剂的具体种类不作特殊限定，碳材料可以是乙炔黑、活性炭或石墨粉；疏水剂可以是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯乳液或聚三氟氯
乙烯，凡是本领域技术人员用到的种类，均适用于本发明。
乙烯，凡是本领域技术人员用到的种类，均适用于本发明。
[0021] 优选地，步骤(1)中所述微孔层浆料的制备方法包括以下步骤：
[0022] 将碳材料和疏水剂加入到溶剂中，进行分散，得到微孔层浆料。
[0023] 优选地，所述溶剂为聚乙烯吡咯烷酮的水溶液，其能够使得碳材料和疏水剂分散的更均匀。
[0024] 优选地，所述分散为搅拌和/或超声分散。
[0025] 优选地，所述超声分散的时间为20-80分钟，例如可以是20分钟、22分钟、25分钟、28分钟、30分钟、33分钟、35分钟、37分钟、40分钟、42分钟、45分钟、48分钟、50分钟、53分钟、
55分钟、57分钟、60分钟、62分钟、65分钟、68分钟、70分钟、72分钟、75分钟、77分钟或80分钟等，所述超声时间使得碳材料和疏水剂分散均匀，优选为30-60分钟。
55分钟、57分钟、60分钟、62分钟、65分钟、68分钟、70分钟、72分钟、75分钟、77分钟或80分钟等，所述超声时间使得碳材料和疏水剂分散均匀，优选为30-60分钟。
[0026] 优选地，所述超声分散的功率为200-1000W，例如可以是200W、220W、260W、300W、320W、350W、380W、400W、420W、450W、480W、500W、530W、550W、570W、600W、620W、660W、700W、
730W、750W、770W、800W、820W、860W、900W、920W、940W、960W、980W或1000W等，优选为500-
900W。
730W、750W、770W、800W、820W、860W、900W、920W、940W、960W、980W或1000W等，优选为500-
900W。
[0029] 优选地，所述涂覆的厚度在10-60μm，例如可以是10μm、12μm、15μm、18μm、20μm、22μm、24μm、27μm、30μm、32μm、35μm、37μm、40μm、42μm、45μm、48μm、50μm、52μm、55μm、57μm或60μm等，所述涂覆厚度既能处理电极的水淹问题，又能对催化层起到保护作用，优选为30-50μm。
[0030] 优选地，所述惰性气氛为氮气、氩气或氦气中的任意一种或至少两种的组合。
[0031] 优选地，所述烘干的温度为200-700℃，例如可以是200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、330℃、350℃、370℃、400℃、420℃、450℃、480℃、500℃、520℃、550℃、570℃、580℃、600℃、630℃、660℃、680℃或700℃等，所述烘干温度既能满足促水电解催化剂
前驱体的分解，又能满足气体扩散层的制备要求，优选为400-600℃，进一步优选为500-580
℃。
前驱体的分解，又能满足气体扩散层的制备要求，优选为400-600℃，进一步优选为500-580
℃。
[0032] 优选地，所述烘干的时间为30-90分钟，例如可以是30分钟、33分钟、35分钟、37分钟、40分钟、42分钟、45分钟、48分钟、50分钟、53分钟、55分钟、57分钟、60分钟、62分钟、65分钟、68分钟、70分钟、72分钟、75分钟、77分钟、80分钟、82分钟、85分钟、88分钟或90分钟等，优选为30-80分钟。
[0033] 所述烘干温度和所述烘干时间由微孔层中具体组份含量，微孔层的厚度、孔隙结构和促水电解催化剂前驱体的分解温度等共同决定，需要根据具体情况而定。
[0034] 优选地，所述微孔层浆料中碳材料的担载量为0.5-8.0mg/cm2，例如可以是0.5mg/cm2、0.8mg/cm2、1.0mg/cm2、1.2mg/cm2、1.5mg/cm2、1.7mg/cm2、2.0mg/cm2、2.2mg/cm2、2.5mg/cm2、2.8mg/cm2、3.0mg/cm2、3.3mg/cm2、3.5mg/cm2、3.7mg/cm2、4.0mg/cm2、4.5mg/cm2、4.8mg/cm2、5.0mg/cm2、5.2mg/cm2、5.6mg/cm2、6.0mg/cm2、6.3mg/cm2、6.6mg/cm2、7.0mg/cm2、7.2mg/
2 2 2 2
cm、7.5mg/cm、7.7mg/cm或8.0mg/cm 等，所述碳材料的担载量能够保证微孔层的厚度，优
选为0.8-3.0mg/cm2。
2 2 2 2
cm、7.5mg/cm、7.7mg/cm或8.0mg/cm 等，所述碳材料的担载量能够保证微孔层的厚度，优
选为0.8-3.0mg/cm2。
[0035] 优选地，所述制备方法包括以下步骤：
[0036] (1)将碳材料和疏水剂加入到聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，进行搅拌、超声分散20-80分钟，所用超声功率为200-1000W，得到微孔层浆料，再加入促水电解催化剂前驱体，
搅拌，得到处理后的微孔层浆料，控制气体扩散层微孔层中碳材料的担载量为0.5-8.0mg/
cm2，所述疏水剂的质量是碳材料质量的10-30％，所述促水电解催化剂前驱体与碳材料的
质量比为0.02-0.15；
搅拌，得到处理后的微孔层浆料，控制气体扩散层微孔层中碳材料的担载量为0.5-8.0mg/
cm2，所述疏水剂的质量是碳材料质量的10-30％，所述促水电解催化剂前驱体与碳材料的
质量比为0.02-0.15；
[0037] 所述促水电解催化剂前驱体包括钌、铱、钯、铂、镍、钴或铜的无机盐中的任意一种或至少两种的组合；
[0038] (2)将步骤(1)中处理后的微孔层浆料涂覆到基底上，使得涂覆厚度在10-60μm，在惰性气氛中升温至200-700℃保持30-90分钟，直到促水电解催化剂前驱体分解，得到所述
的气体扩散层。
的气体扩散层。
[0039] 第二方面，本发明提供了如上述第一方面所述的制备方法制得的气体扩散层。
[0040] 本发明提供的气体扩散层中具有疏松多孔的微孔层，使其排气和排水的能力得到提高，同时所述扩散层含有促水电解催化剂，提高了电极表面水电解的催化能力，水分在扩
散层就开始分解，对催化层起到保护作用，解决了反极工况下电极表面催化层碳载体的腐
蚀问题。
散层就开始分解，对催化层起到保护作用，解决了反极工况下电极表面催化层碳载体的腐
蚀问题。
[0041] 优选地，所述气体扩散层包含微孔层，所述微孔层的孔径为50-300nm，例如可以是50nm、60nm、80nm、90nm、100nm、102nm、108nm、115nm、118nm、120nm、121nm、124nm、128nm、
130nm、132nm、135nm、139nm、140nm、、142nm、144nm、150nm、155nm、160nm、166nm、170nm、
177nm、180nm、188nm、190nm、195nm、200nm、260nm、275nm、280nm、286nm、288nm或300nm等，优选为80-120nm。
130nm、132nm、135nm、139nm、140nm、、142nm、144nm、150nm、155nm、160nm、166nm、170nm、
177nm、180nm、188nm、190nm、195nm、200nm、260nm、275nm、280nm、286nm、288nm或300nm等，优选为80-120nm。
[0042] 优选地，所述微孔层中促水电解催化剂与碳材料的质量比为0.02-0.15，例如可以是0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14或0.15等，优选为0.05-0.1。
[0043] 优选地，所述微孔层的厚度在10-60μm，例如可以是10μm、12μm、15μm、18μm、20μm、22μm、24μm、27μm、30μm、32μm、35μm、37μm、40μm、42μm、45μm、48μm、50μm、52μm、55μm、57μm或
60μm等，优选为30-50μm。
60μm等，优选为30-50μm。
[0044] 第三方面，本发明提供了一种气体扩散电极，所述电极包含如上述第二方面所述的气体扩散层。
[0045] 本发明提供的气体扩散电极，通过采用在微孔层浆料中混入促水电解催化剂前驱体，使得气体扩散层中形成疏松多孔的微孔层，增强了所述电极的传质输能力，同时所述电
极的扩散层含有促水电解催化剂，使得其表面水的电解能力强于常规的气体扩散电极，所
述气体扩散电极的化学和电化学稳定性好，具有优异的抗反极能力，可广泛应用在质子交
换膜燃料电池、甲醇燃料电池等各种燃料电池技术。
极的扩散层含有促水电解催化剂，使得其表面水的电解能力强于常规的气体扩散电极，所
述气体扩散电极的化学和电化学稳定性好，具有优异的抗反极能力，可广泛应用在质子交
换膜燃料电池、甲醇燃料电池等各种燃料电池技术。
[0046] 第四方面，本发明提供了一种燃料电池，所述燃料电池包含如上述第三方面所述的气体扩散电极。
[0047] 本发明提供的燃料电池，通过采用含有促水电解催化剂的扩散电极制备，具有抗反极能力，所述电池的电堆整体结构和性能更加稳定、使用寿命较长。
[0048] 第五方面，本发明还提供了一种降低反极工况下燃料电池阳极催化层中碳载体腐蚀的方法，所述方法包括在制备气体扩散层时，在微孔层浆料中先混入促水电解催化剂前
驱体，得到处理后的微孔层浆料，然后将其涂覆到基底上，再在惰性气氛中烘干至促水电解
催化剂前驱体分解，得到微孔大小在50-300nm的气体扩散层。
驱体，得到处理后的微孔层浆料，然后将其涂覆到基底上，再在惰性气氛中烘干至促水电解
催化剂前驱体分解，得到微孔大小在50-300nm的气体扩散层。
[0049] 本发明提供的降低反极工况下燃料电池阳极催化层中碳载体腐蚀的方法，通过向微孔层浆料中混入促水电解催化剂前驱体，使得微孔层含有促水电解催化剂且疏松多孔，
提高了阳极的分解水的能力和传质能力，对催化层中碳载体起到保护作用，减缓了反极工
况下碳载体的腐蚀。
提高了阳极的分解水的能力和传质能力，对催化层中碳载体起到保护作用，减缓了反极工
况下碳载体的腐蚀。
[0050] 优选地，所述促水电解催化剂前驱体选自含有钌、铱、钯、铂、镍、钴或铜的无机盐中的任意一种或至少两种的组合，优选为钌、铱、钯、铂、镍、钴或铜的氯化盐、碳酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合。
[0051] 本发明对微孔层浆料不做特殊限定，只要本领域的技术人员常用的微孔层浆料及其制备方法，均适用于本发明。
[0052] 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
[0053] (1)本发明提供的气体扩散层的制备方法，通过在微孔层浆料中加入促水电解催化剂前驱体，在烘干的过程中所述前驱体分解产生催化剂和气体，气体在逸出时，有助于微
孔层形成更多的水通道和气体通道；
孔层形成更多的水通道和气体通道；
[0054] (2)本发明提供的气体扩散层，具有疏松多孔的微孔层，孔径为50-300nm，厚度为10-60μm，属于微米级，有利于气体和水分的传输，同时扩散层含有促水电解催化剂，有效的
防止由于发动机启动/停止过程，导致燃料供应不足从而造成反极对燃料电池电极表面催
化层中碳载体的腐蚀；
防止由于发动机启动/停止过程，导致燃料供应不足从而造成反极对燃料电池电极表面催
化层中碳载体的腐蚀；
[0055] (3)本发明提供的扩散电极，通过采用含有促水电解催化剂的扩散层，使其化学和电化学稳定性好，发生反极时，电极表面的水分在扩散层开始分解，对催化层起到保护作
用，具有优异的抗反极能力；
用，具有优异的抗反极能力；
[0056] (4)本发明提供的燃料电池，通过采用排水和排气性能较好、可分解水的扩散电极，使得燃料电池电堆整体结构和性能的稳定性好，在反极条件下，本发明提供的燃料电池
电压下降值为15mV，相比没有采用抗反极操作的燃料电池，其电压下降值少85mV；与微孔层
直接加入促水电解催化剂所形成的燃料电池相比，其电压下降值少7mV，具有较好的抗反极
性能；
电压下降值为15mV，相比没有采用抗反极操作的燃料电池，其电压下降值少85mV；与微孔层
直接加入促水电解催化剂所形成的燃料电池相比，其电压下降值少7mV，具有较好的抗反极
性能；
[0057] (5)本发明提供的降低反极工况下燃料电池阳极催化层中碳载体腐蚀的方法，通过向微孔层浆料中混入促水电解催化剂前驱体，使得微孔层含有促水电解催化剂，具有更
多的水通道和气体通道，提高了阳极的传质能力和分解水的能力，对催化层中碳载体起到
保护作用，减缓了反极工况下碳载体的腐蚀。
附图说明
多的水通道和气体通道，提高了阳极的传质能力和分解水的能力，对催化层中碳载体起到
保护作用，减缓了反极工况下碳载体的腐蚀。
附图说明
[0058] 图1是本发明提供的制备方法制备得到的气体扩散层的结构示意图。
[0059] 图2是本发明提供的实施例1制备得到气体扩散层的电池反极前后性能测试对比图。
[0060] 图3是本发明提供的实施例4制备得到气体扩散层的膜电极反极前后性能测试对比图。
[0061] 图4是本发明提供的实施例5制备得到气体扩散层的膜电极反极前后性能测试对比图。
[0062] 图5是本发明提供的实施例6制备得到气体扩散层的膜电极反极前后性能测试对比图。
[0063] 图6是本发明提供的实施例7制备得到气体扩散层的膜电极反极前后性能测试对比图。
[0064] 图7是本发明提供的实施例8制备得到气体扩散层的膜电极反极前后性能测试对比图。
[0065] 图8是本发明提供的实施例9制备得到气体扩散层的膜电极反极前后性能测试对比图。
[0066] 图9是本发明提供的实施例1与对比例1制备得到气体扩散层的电池反极前后性能测试对比图。
[0067] 图10是本发明提供的实施例1和实施例3制备得到气体扩散层的电池反极前后性能测试对比图。
[0068] 图11是本发明提供的对比例2制备得到气体扩散层的电池反极前后性能测试对比图。
具体实施方式
[0069] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明，本发明为达成预定的技术效果所采取的技术手段，对本发明的具体实施方式详细说明如下。
[0070] 本发明提供的制备方法制备得到的气体扩散层的结构如图1所示。其显示所述气体扩散层包含基底和微孔层，所述微孔层包含碳材料和促水电解催化剂，所述促水电解催
化剂均匀分布在碳材料之间，所述微孔层中碳材料之间、碳材料与促水电解催化剂之间形
成的疏松多孔的结构，为气体和水分的传输提供了更多的通道，提高所述气体扩散层的传
质能力，所述促水电解催化剂提高了水分的分解能力，进而保护了反极工况下催化层中的
碳载体。
化剂均匀分布在碳材料之间，所述微孔层中碳材料之间、碳材料与促水电解催化剂之间形
成的疏松多孔的结构，为气体和水分的传输提供了更多的通道，提高所述气体扩散层的传
质能力，所述促水电解催化剂提高了水分的分解能力，进而保护了反极工况下催化层中的
碳载体。
[0071] 实施例1
[0072] 本实施例提供一种气体扩散层的制备方法，包括以下步骤：
[0073] (1)将乙炔黑和聚四氟乙烯加入到聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，进行搅拌、超声分散60分钟，所用超声功率为800W，得到微孔层浆料，再加入氯化钌，搅拌，得到处理后的微孔
层浆料，控制气体扩散层微孔层乙炔黑的担载量为3mg/cm2，所述聚四氟乙烯的质量是乙炔
黑质量的25％，所述氯化钌与乙炔黑的质量比为0.08；
层浆料，控制气体扩散层微孔层乙炔黑的担载量为3mg/cm2，所述聚四氟乙烯的质量是乙炔
黑质量的25％，所述氯化钌与乙炔黑的质量比为0.08；
[0074] (2)将步骤(1)中处理后的微孔层浆料涂布到碳纸上，使得涂覆厚度在45μm，在氮气中升温至500℃保持60分钟，，直到氯化钌分解为单质钌和氯化氢气体，得到所述的气体
扩散层。
扩散层。
[0075] 本实施例制备得到的气体扩散层对组装的燃料电池，在不同电流密度下，反极前后测试结果如图2所示，其显示反极后，当电流密度小于100mA/cm2时，电池电压几乎不变，
2
当电流密度大于100mA/cm时，电池电压有所下降，但下降值较小，约为15mV，说明本实施例
制备得到的气体扩散层具有抗反极能力。
2
当电流密度大于100mA/cm时，电池电压有所下降，但下降值较小，约为15mV，说明本实施例
制备得到的气体扩散层具有抗反极能力。
[0076] 实施例2
[0077] 本实施例提供一种气体扩散层的制备方法，包括以下步骤：
[0078] (1)将石墨粉和聚四氟乙烯加入到聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，进行搅拌、超声分散80分钟，所用超声功率为900W，得到微孔层浆料，再加入氯化钌，搅拌，得到处理后的微孔
层浆料，控制气体扩散层微孔层石墨粉的担载量为8mg/cm2，所述聚四氟乙烯的质量是石墨
粉质量的25％，所述氯化钌与石墨粉的质量比为0.02；
层浆料，控制气体扩散层微孔层石墨粉的担载量为8mg/cm2，所述聚四氟乙烯的质量是石墨
粉质量的25％，所述氯化钌与石墨粉的质量比为0.02；
[0079] (2)将步骤(1)中处理后的微孔层浆料旋涂到碳纸上，使得涂覆厚度在60μm，在氮气中升温至600℃保持90分钟，直到氯化钌分解为单质钌和氯化氢气体，得到所述的气体扩
散层。
散层。
[0080] 实施例3
[0081] 本实施例提供一种气体扩散层的制备方法，包括以下步骤：
[0082] (1)将活性炭和聚四氟乙烯加入到聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，进行搅拌、超声分散20分钟，所用超声功率为800W，得到微孔层浆料，再加入氯化钌，搅拌，得到处理后的微孔
层浆料，控制气体扩散层微孔层活性炭的担载量为0.5mg/cm2，所述聚四氟乙烯的质量是活
性炭质量的25％，所述氯化钌与活性炭的质量比为0.1；
层浆料，控制气体扩散层微孔层活性炭的担载量为0.5mg/cm2，所述聚四氟乙烯的质量是活
性炭质量的25％，所述氯化钌与活性炭的质量比为0.1；
[0083] (2)将步骤(1)中处理后的微孔层浆料旋涂到网状钛基材上，使得涂覆厚度在10μm，在氮气中升温至500℃保持30分钟，直到氯化钌分解为单质钌和氯化氢气体，得到所述的
气体扩散层。
气体扩散层。
[0084] 本实施例和实施例1制备得到的气体扩散层组装的燃料电池，在不同电流密度下，反极前后测试结果如图10所示，其显示反极前电池的初始电压相同；反极后，当电流密度小
于100mA/cm2时，电池电压下降值相差较小，但是当电流密度大于100mA/cm2时，随着电流密
度增加，电池电压下降值相差较大，在电流密度为1500mA/cm2时，两电池电压的下降值相差
45mV，说明实施例1制备得到的气体扩散层的抗反极能力优于本实施例制备的气体扩散层。
于100mA/cm2时，电池电压下降值相差较小，但是当电流密度大于100mA/cm2时，随着电流密
度增加，电池电压下降值相差较大，在电流密度为1500mA/cm2时，两电池电压的下降值相差
45mV，说明实施例1制备得到的气体扩散层的抗反极能力优于本实施例制备的气体扩散层。
[0085] 实施例4
[0086] 与实施例1相比，将步骤(1)中的氯化钌的质量与乙炔黑的质量比替换为0.01。
[0087] 本实施例制备得到的气体扩散层组装的燃料电池，在不同电流密度下，反极前后测试结果如图3所示，其显示反极后，电池电压有所下降明显，约为75mV，说明本实施例制备
得到的气体扩散层具有优异抗反极能力。
得到的气体扩散层具有优异抗反极能力。
[0088] 实施例5
[0089] 与实施例1相比，将步骤(1)中的氯化钌的质量与乙炔黑的质量比替换为0.2。
[0090] 本实施例制备得到的气体扩散层组装的燃料电池，在不同电流密度下，反极前后测试结果如图4所示，其显示反极后，电池电压明显，约为90mV，说明本实施例制备得到的气
体扩散层具有良好的抗反极能力。
体扩散层具有良好的抗反极能力。
[0091] 实施例6
[0092] 本实施例提供一种气体扩散层的制备方法，包括以下步骤：
[0093] (1)将乙炔黑和聚四氟乙烯加入到聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，进行搅拌、超声分散60分钟，所用超声功率为800W，得到微孔层浆料，再加入氯化钯，搅拌，得到处理后的微孔
2
层浆料，控制气体扩散层微孔层乙炔黑的担载量为3mg/cm ，所述聚四氟乙烯的质量是乙炔
黑质量的25％，所述氯化钯与乙炔黑的质量比为0.05；
2
层浆料，控制气体扩散层微孔层乙炔黑的担载量为3mg/cm ，所述聚四氟乙烯的质量是乙炔
黑质量的25％，所述氯化钯与乙炔黑的质量比为0.05；
[0094] (2)将步骤(1)中处理后的微孔层浆料通过丝网印刷涂覆到碳纤维纸上，使得涂覆厚度在45μm，在氮气中升温至500℃保持60分钟，直到氯化钌分解为单质钯和氯化氢气体，
得到所述的气体扩散层。
得到所述的气体扩散层。
[0095] 本实施例制备得到的气体扩散层组装的燃料电池，在不同电流密度下，反极前后测试结果如图5所示，其显示反极后，当电流密度小于100mA/cm2时，电池电压几乎不变，当
电流密度大于100mA/cm2时，电池电压有所下降，但下降值较小，约为17mV，说明本实施例制
备得到的气体扩散层具有优异的抗反极能力。
电流密度大于100mA/cm2时，电池电压有所下降，但下降值较小，约为17mV，说明本实施例制
备得到的气体扩散层具有优异的抗反极能力。
[0096] 实施例7
[0097] 本实施例提供一种气体扩散层的制备方法，包括以下步骤：
[0098] (1)将乙炔黑和聚四氟乙烯加入到聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，进行搅拌、超声分散60分钟，所用超声功率为500W，得到微孔层浆料，再加入氯化钌，搅拌，得到处理后的微孔
层浆料，控制气体扩散层微孔层乙炔黑的担载量为3mg/cm2，所述聚四氟乙烯的质量是乙炔
黑质量的25％，所述氯化钌与乙炔黑的质量比为0.1；
层浆料，控制气体扩散层微孔层乙炔黑的担载量为3mg/cm2，所述聚四氟乙烯的质量是乙炔
黑质量的25％，所述氯化钌与乙炔黑的质量比为0.1；
[0099] (2)将步骤(1)中处理后的微孔层浆料喷涂到网状镍基材上，使得涂覆厚度在45μm，在氮气中升温至500℃保持60分钟，直到氯化钌分解单质钌和氯化氢气体，得到所述的气
体扩散层。
体扩散层。
[0100] 本实施例制备得到的气体扩散层组装的燃料电池，在不同电流密度下，反极前后测试结果如图6所示，其显示反极后，当电流密度小于100mA/cm2时，电池电压几乎不变，当
电流密度大于100mA/cm2时，电池电压有所下降，但下降值较小，约为22mV，说明本实施例制
备得到的气体扩散层具有良好的抗反极能力。
电流密度大于100mA/cm2时，电池电压有所下降，但下降值较小，约为22mV，说明本实施例制
备得到的气体扩散层具有良好的抗反极能力。
[0101] 实施例8
[0102] 本实施例提供一种气体扩散层的制备方法，包括以下步骤：
[0103] (1)将乙炔黑和聚四氟乙烯加入到聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，进行搅拌、超声分散60分钟，所用超声功率为900W，得到微孔层浆料，再加入氯化钌，搅拌，得到处理后的微孔
层浆料，控制气体扩散层微孔层乙炔黑的担载量为3mg/cm2，所述聚四氟乙烯的质量是乙炔
黑质量的25％，所述氯化钌与乙炔黑的质量比为0.08；
层浆料，控制气体扩散层微孔层乙炔黑的担载量为3mg/cm2，所述聚四氟乙烯的质量是乙炔
黑质量的25％，所述氯化钌与乙炔黑的质量比为0.08；
[0104] (2)将步骤(1)中处理后的微孔层浆料涂布到碳纸上，使得涂覆厚度在45μm，在氮气中升温至520℃保持60分钟，直到氯化钌分解为单质钌和氯化氢气体，得到所述的气体扩
散层。
散层。
[0105] 本实施例制备得到的气体扩散层组装的燃料电池，在不同电流密度下，反极前后测试结果如图7所示，其显示反极后，当电流密度小于100mA/cm2时，电池电压几乎不变，当
电流密度大于100mA/cm2时，电池电压有所下降，但下降值较小，约为27mV，说明本实施例制
备得到的气体扩散层具有较好的抗反极能力。
电流密度大于100mA/cm2时，电池电压有所下降，但下降值较小，约为27mV，说明本实施例制
备得到的气体扩散层具有较好的抗反极能力。
[0106] 实施例9
[0107] 本实施例提供一种气体扩散层的制备方法，包括以下步骤：
[0108] (1)将乙炔黑和聚四氟乙烯加入到聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，进行搅拌、超声分散60分钟，所用超声功率为800W，得到微孔层浆料，再加入氯化钌和硝酸镍，搅拌，得到处理
2
后的微孔层浆料，控制气体扩散层微孔层乙炔黑的担载量为3mg/cm ，所述聚四氟乙烯的质
量是乙炔黑质量的25％，所述氯化钌和硝酸镍与乙炔黑的质量比为0.05；
2
后的微孔层浆料，控制气体扩散层微孔层乙炔黑的担载量为3mg/cm ，所述聚四氟乙烯的质
量是乙炔黑质量的25％，所述氯化钌和硝酸镍与乙炔黑的质量比为0.05；
[0109] (2)将步骤(1)中处理后的微孔层浆料丝网印刷到碳纤维纸上，使得涂覆厚度在45μm，在氮气中升温至500℃保持60分钟，直到氯化钌和硝酸镍分解为单质钌、氧化镍和氯化
氢、二氧化氮气体，得到所述的气体扩散层。
氢、二氧化氮气体，得到所述的气体扩散层。
[0110] 本实施例制备得到的气体扩散层组装的燃料电池，在不同电流密度下，反极前后测试结果如图8所示，其显示反极后，当电流密度小于100mA/cm2时，电池电压几乎不变，当
电流密度大于100mA/cm2时，电池电压有所下降，但下降值较小，约为18mV，说明本实施例制
备得到的气体扩散层具有优异的抗反极能力，即说明促水电解催化剂前驱体氯化钌和硝酸
镍的使用，确实提高了气体扩散层的抗反极能力。
电流密度大于100mA/cm2时，电池电压有所下降，但下降值较小，约为18mV，说明本实施例制
备得到的气体扩散层具有优异的抗反极能力，即说明促水电解催化剂前驱体氯化钌和硝酸
镍的使用，确实提高了气体扩散层的抗反极能力。
[0111] 对比例1
[0112] 与实施例1相比，区别仅在于，步骤(1)中没有加入氯化钌。
[0113] 本对比例和实施例1制备得到的气体扩散层组装的燃料电池，在不同电流密度下，反极前后测试结果如图9所示，其显示反极前电池的初始电压相同；反极后，当电流密度小
于100mA/cm2时，电池电压下降值相差较小，但是当电流密度大于100mA/cm2时，随着电流密
度增加，电池电压下降值相差较大，在电流密度为1500mA/cm2时，两电池电压的下降值相差
85mV，说明实施例1制备得到的气体扩散层起到抗反极的作用。
于100mA/cm2时，电池电压下降值相差较小，但是当电流密度大于100mA/cm2时，随着电流密
度增加，电池电压下降值相差较大，在电流密度为1500mA/cm2时，两电池电压的下降值相差
85mV，说明实施例1制备得到的气体扩散层起到抗反极的作用。
[0114] 对比例2
[0115] 与实施例1相比，区别仅在于，步骤(1)中没有加入氯化钌，直接加入单质钌。
[0116] 本对比例制备得到的气体扩散层组装的燃料电池，在不同电流密度下，反极前后测试结果如图11所示，其显示反极后，当电流密度小于100mA/cm2时，电池电压几乎不变，当
2
电流密度大于100mA/cm时，电池电压下降值约为22mV，说明本对比例制备得到的气体扩散
层具有抗反极能力。
2
电流密度大于100mA/cm时，电池电压下降值约为22mV，说明本对比例制备得到的气体扩散
层具有抗反极能力。
[0117] 气体扩散层抗反极能力的评价：
[0118] 在上述实施例1-9和对比例1-2制备得到的气体扩散层上，制备催化层，然后制备气体扩散电极，再组装成燃料电池，进行20分钟反极条件测试，测试方法如下：
[0119] 空气入口压力为0.1-MPa，计量比为2，相对湿度为100％；氢气入口压力为0.1-MPa，计量比为2，相对湿度为100％；所述电池在50℃，不同电流密度条件下运行。
[0120] 将反极前后的电池性能比较，以1500电流密度对应的电池电压作为性能衡量的依据，测试结果如表1和表2所示。
[0121] 表1
[0122]
[0123]
[0124] 表2
[0125]
[0126] 通过表1和表2数据可以看出以下几点：
[0127] (1)综合实施例1-9可以看出，本发明实施例提供的气体扩散层制备的燃料电池，电压下降值在15-90mV之间，均起到了抗反极的作用；实施例2与其它实施例相比，电压下降
最多，其表明经过优化气体扩散层的制备条件，可以取得更好的抗反极性能；
最多，其表明经过优化气体扩散层的制备条件，可以取得更好的抗反极性能；
[0128] (2)综合实施例1和对比例1可以看出，实施例1采用微孔层浆料加入氯化钌制备的气体扩散层，较对比例1未采用抗反极技术的气体扩散层相比，实施例1提供的气体扩散层
组装的燃料电池电压下降值为15mV，而对比例1提供的气体扩散层组装的燃料电池电压下
降约100mV，实施例1的电压下降值是对比例1的15％，由此说明，实施例1明提供的气体扩散
层可以起到提高燃料电池抗反极性能的作用；
组装的燃料电池电压下降值为15mV，而对比例1提供的气体扩散层组装的燃料电池电压下
降约100mV，实施例1的电压下降值是对比例1的15％，由此说明，实施例1明提供的气体扩散
层可以起到提高燃料电池抗反极性能的作用；
[0129] (3)综合实施例1和对比例2可以看出，实施例1采用微孔层浆料加入氯化钌制备的气体扩散层，较对比例2在微孔层浆料直接加入单质钌相比，实施例1提供气体扩散层组装
的燃料电池电压下降值为15mV，而对比例2提供的气体扩散层组装的燃料电池电压下降约
22mV，由此说明，实施例1提供的气体扩散层的抗反极性能优于对比例2提供的气体扩散层。
的燃料电池电压下降值为15mV，而对比例2提供的气体扩散层组装的燃料电池电压下降约
22mV，由此说明，实施例1提供的气体扩散层的抗反极性能优于对比例2提供的气体扩散层。
[0130] (4)综合实施例1与实施例4和实施例5可以看出，实施例1制备的气体扩散层中氯化钌与乙炔黑的质量比为0.08，实施例4制备的气体扩散层中氯化钌与乙炔黑的质量比为
0.01，实施例5制备的气体扩散层中氯化钌与乙炔黑的质量比为0.2，实施例1提供气体扩散
层组装的燃料电池电压下降值为15mV，而实施例4提供的气体扩散层组装的燃料电池电压
下降约75mV，实施例5提供的气体扩散层组装的燃料电池电压下降约90mV，这说明实施例1
提供的气体扩散层的抗反极能力强于实施例4和实施例5。
0.01，实施例5制备的气体扩散层中氯化钌与乙炔黑的质量比为0.2，实施例1提供气体扩散
层组装的燃料电池电压下降值为15mV，而实施例4提供的气体扩散层组装的燃料电池电压
下降约75mV，实施例5提供的气体扩散层组装的燃料电池电压下降约90mV，这说明实施例1
提供的气体扩散层的抗反极能力强于实施例4和实施例5。
[0131] 综上，本发明提供的在微孔层浆料中加入促水电解催化剂前驱体的方法，使得微孔层含有促水电解催化剂，具有更多的水通道和气体通道，提高了阳极的传质能力和分解
水的能力，达到对气体扩散层改进的效果，同时对电极的催化层中碳载体起到保护作用。其
中，在20分钟反极条件下，测试的燃料电池的电压下降值在15-90mV之间，达到了抗反极的
效果，而且经过优化气体扩散层的制备条件，可以取得更好的抗反极性能，促进燃料电池的
产业化。
水的能力，达到对气体扩散层改进的效果，同时对电极的催化层中碳载体起到保护作用。其
中，在20分钟反极条件下，测试的燃料电池的电压下降值在15-90mV之间，达到了抗反极的
效果，而且经过优化气体扩散层的制备条件，可以取得更好的抗反极性能，促进燃料电池的
产业化。
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