气体扩散层（GDL）通常由两层结构构成：一层是基底层（GDB），它直接与气流通道相接触，扮演着气液扩散与导电的关键角色；另一层是覆盖在基底层之上的较薄微孔碳层（MPL）。微孔层内含精细分布的碳粉及疏水剂，其主要功能是精细调控液态水与水蒸气的流动动态。目前，气体扩散层广泛应用于燃料电池与电解池两大领域，鉴于两者反应机制的本质差异，它们对气体扩散层的性能需求也各具特色。
图1：气体扩散层的结构
图2：燃料电池的堆栈结构和关键材料
气体扩散层在构造上紧密衔接燃料电池的极板与催化层，搭建起一座连接气体流道毫米级尺度与催化层纳米级尺度的桥梁。在燃料电池的运行过程中，它不仅负责传输反应所需的介质，有效排出电化学反应的产物，还持续进行热能与电能的传导。在此应用背景下，高性能的气体扩散层（GDL）材料发挥着以下关键作用：
高效气体分配：
凭借其内部精心设计的多孔结构，气体扩散层能够确保燃料气体与氧气均匀分布至电极反应区，进而加速电化学反应的进程。排水管理：
该层负责将催化层中生成的水有效传导至双极板，避免水分在催化层内积聚，防止因“水淹”现象而阻碍反应的持续进行。结构支撑：
气体扩散层通常由高导电性材料制成，扮演着电极稳定支撑的角色，为整体结构提供必要的强度和稳定性。电子传导：
其良好的电子导电性能确保催化层产生的电子能够顺畅地穿越扩散层，最终抵达双极板，完成电流的传输。热量传递：
气体扩散层同样展现出卓越的导热性能，能够高效地将催化层产生的热量传导至双极板，有助于维持燃料电池的热平衡与稳定运行。
图3：电解槽的堆栈结构和关键材料
气体扩散层在电解过程中扮演着至关重要的角色，它不仅是气体扩散的通道，也是气体分布的关键介质，旨在确保气体能够均匀分布并有效传输。具体而言，高性能的气体扩散层（GDL）材料主要发挥着以下几方面的核心作用：
气体导出功能：
在电解过程中，气体扩散层作为关键介质，负责将电极上产生的气体（如氧气或氢气）有效导出，确保电解过程的顺利进行。气体均布与扩散功能：
凭借其独特的微孔或多孔结构，气体扩散层构建了高效的气体扩散通道。这些通道不仅促进了气体在扩散层内部的均匀分布，还显著提升了电解反应的速率与效率。结构支撑功能：
在部分电解池中，气体扩散层还扮演着电解质支撑材料的角色，为电解质膜提供必要的固定与机械支撑，确保电解池结构的稳定与耐用。电子传导功能：
高性能的气体扩散层材料需具备良好的电子导电性，以确保催化层与双极板之间电子的顺畅传输，这是维持电解过程高效运行的关键。热传导功能：
气体扩散层还需具备出色的热传导性能，以有效导出三相界面处的反应热及系统内部的欧姆热，防止电解池过热，保障其长期稳定运行。本文由氢能助手提供
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