超声波喷涂用于燃料电池GDL制备

气体扩散层（GDL）在典型的燃料电池应用中起着至关重要的作用，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，它称为气体扩散电极（GDE），有时会与膜或MEA分开出售或安装。但是，充当电极是GDL / GDE的简单部分。

GDL是一种多孔结构，通过将碳纤维编织到碳布中（例如GDL-CT和ELAT）或将碳纤维压在一起形成碳纸（例如Sigracet，Freudenberg和Toray）制成。许多标准的GDL今天生产的产品带有微孔层（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PTFE作为增加疏水性的粘合剂，这有助于防止膜内的水逸出-使膜变干并导致更高的阻力（性能降低）。通常在MPL表面上有一个额外的PTFE涂层，以进一步增强这种涂层。

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提供的表面积增加，来自每个区域的电传输膜电极组件（MEA）中集电器的单个催化剂位置增加。

GDL也是处理燃料电池湿度控制的组件。它通过始终如一地帮助去除催化剂层外部的副产水并防止溢流腔来实现。 GDL还有助于在催化剂层表面保留一些水，以提高整个膜的电导率。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。

还必须考虑GDL材料的机械性能，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，以帮助适应某些在运行中可以看到较大的燃料电池堆的热膨胀。

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