平面方向差异化孔结构微孔层对PEMFC性能影响研究

气体扩散层(GDL)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键部件之一，气体扩散层中微孔层(MPL)的水气传输能力对电池性能有着重要影响。本文采用膨胀石墨(EG)与炭黑(Vulcan XC-72R)复合来调控微孔层孔结构，并且采用模板刮涂法制备了平面方向差异化孔结构微孔层，研究了其对电池性能影响，阐述了孔结构对水气传输的影响机理。实验结果表明，EG与Vulcan XC-72R复合可以增加微孔层中孔含量，提高孔隙率。平面方向差异化孔结构微孔层电池性能在4 388 mA/cm²时极限功率密度为1 810 mW/cm²,与传统单一炭黑微孔层相比性能提升33.8%,电化学阻抗谱也验证了传质阻力的降低。这种微孔层孔结构形成了水气分流的有序化孔道模式，提高了微孔层的传质能力。