CN100438173C - 燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池，其包括阴极，阳极，介于阴极和阳极之间的电解质膜，及含有保水性材料的多孔层，其中所述阳极包括与电解质膜邻接的阳极催化剂层和与该阳极催化剂层邻接的阳极扩散层，并且多孔层放置在阳极催化剂层和电解质膜之间。即使当燃料供应因泵的故障和燃料通道的阻塞而暂时中断时，也可以稳定地维持燃料电池的性能。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及一种燃料电池，更具体地，本发明涉及一种燃料电池，其包括在电解质膜和阳极催化剂层之间和/或在阳极催化剂层和阳极扩散层之间含有保水性材料(moisture retentive material)的涂层，因而即使当燃料供应暂时中断时，该燃料电池也可以稳定地工作。
背景技术
根据其中的电解液，燃料电池可以分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体聚合物电解液燃料电池、固体聚合物燃料电池等。在这些燃料电池中，可以在低温下工作、易于处理并且具有高输出密度的固体聚合物电解液燃料电池，作为电动车辆、家用器具等的能源引起关注。
固体聚合物电解液燃料电池包括作为电解液的质子导电层。该质子导电层相对于参与燃料电池中电极反应的质子，必须具有高离子电导率。该质子导电层由含超强酸的氟化物聚合物构成，这是公知的。然而，该氟化物聚合物很昂贵，并且因为质子通过水介质导电，所以必须一直增湿。
US专利公开2004/0166397公开了具有膜电极组件(MEA)的直接甲醇燃料电池，该膜电极组件通过将涂布在支撑层(backing layer)上的疏水催化剂层和涂布在粗糙处理的电解质膜上的非疏水催化剂层连接到一起而制得，其中对阴极进行了疏水处理。
同时，当燃料供应因泵的故障或燃料通道的阻塞而暂时中断时，常规燃料电池的性能显著地降低。
发明内容
本发明提供了一种燃料电池，即使当燃料供应暂时中断时，其也可以稳定地维持性能，如电压。
根据本发明的一方面，提供了一种燃料电池，包括：阴极；阳极；介于阴极和阳极之间的电解质膜；及含有保水性材料的多孔层，其中所述阳极包括与电解质膜邻接的阳极催化剂层和与该阳极催化剂层邻接的阳极扩散层，并且多孔层放置在阳极催化剂层和电解质膜之间。
多孔层还可以含有催化剂和质子导电树脂中的至少一种。基于100重量份的保水性材料，多孔层可以含有100～1000重量份的质子导电树脂和2000～3000重量份的催化剂。
含有保水性材料的多孔层可以放置在阳极催化剂层和阳极扩散层之间。
多孔层可以是连续涂层和非连续涂层中的一种。多孔层的厚度可以为0.5～5μm。
保水性材料的平均粒径可以为50～104nm。
根据本发明的另一方面，提供了一种燃料电池，包括：阴极；阳极；介于阴极和阳极之间的电解质膜；及含有保水性材料的多孔层，其中所述阳极包括与电解质膜邻接的阳极催化剂层和与该阳极催化剂层邻接的阳极扩散层，并且多孔层放置在阳极催化剂层和阳极扩散层之间。
含有保水性材料的多孔层可以放置在阳极催化剂层和电解质膜之间。该多孔层还可以含有催化剂和质子导电树脂中的至少一种。
基于100重量份的保水性材料，多孔层可以含有100～1000重量份的质子导电树脂和2000～3000重量份的催化剂。
根据本发明的另一方面，提供了一种燃料电池，包括：阴极；阳极；介于阴极和阳极之间的电解质膜；及含有保水性材料、催化剂和质子导电树脂的多孔层，其中所述阳极包括与电解质膜邻接的阳极催化剂层和与该阳极催化剂层邻接的阳极扩散层，并且多孔层放置在阳极催化剂层和电解质膜之间。
根据本发明的另一方面，提供了一种燃料电池，包括：阴极；阳极；介于阴极和阳极之间的电解质膜；及由二氧化硅(SiO2)形成的多孔层，其中所述阳极包括与电解质膜邻接的阳极催化剂层和与该阳极催化剂层邻接的阳极扩散层，并且多孔层放置在阳极催化剂层和电解质膜之间。
如上所述，根据本发明的燃料电池包括在电解质膜和阳极催化剂层之间和/或在阳极催化剂层和阳极扩散层之间的多孔层，因而即使当燃料供应暂时中断时，该燃料电池也可以稳定地工作。
附图说明
参照附图，通过详细地描述其示例性实施方案，本发明的上述和其它特点和优点将变得更加显而易见，附图中：
图1A、1B和1C图示了根据本发明实施方案的膜电极组件(MEA)的堆叠结构；
图2是根据实施例1和对比例1的MEA的电压相对于时间的曲线图；
图3A至3D是根据实施例1(图3A)、实施例2(图3B)、实施例3(图3C)和对比例1(图3D)的MEA的电池电压对电流密度的曲线图；
图4A是根据实施例1的MEA的阳极的极化曲线图；及
图4B是根据对比例1的MEA的阳极的极化曲线图。
具体实施方式
现在将详细地描述本发明。
图1A、1B和1C图示了根据本发明实施方案的膜电极组件(MEA)的堆叠结构。
参照图1A，电解质膜10放置在阳极的催化剂层11a和阴极12之间。含有保水性材料的多孔层13放置在阳极的催化剂层11a和电解质膜10之间。含有保水性材料的多孔层13’形成在催化剂层11a的与多孔层13相对的另一侧。阳极包括扩散层(未示出)。
参照图1B，电解质膜10放置在阳极的催化剂层11a和阴极12之间。含有保水性材料的多孔层13放置在阳极的催化剂层11a和电解质膜10之间。
参照图1C，电解质膜10放置在阳极的催化剂层11a和阴极12之间。阳极包括扩散层11b和催化剂层11a。含有保水性材料的多孔层13放置在阳极的扩散层11b和催化剂层11a之间。虽然图1C中未示出，但是另一多孔层还可以形成在电解质膜10和阳极的催化剂层11a之间。
在图1A和1B所示的燃料电池中，除了保水性材料之外，多孔层13还可以含有催化剂和质子导电树脂中的至少一种材料。基于100重量份的保水性材料，催化剂的含量可以是2000～3000重量份。基于100重量份的保水性材料，质子导电树脂的含量可以是100～1000重量份。当催化剂和质子导电树脂的含量不在上述范围内时，质子迁移率恶化。
保水性材料可以是选自SiO2、TiO2、ZrO2、发光沸石(mordenite)和沸石中的至少一种化合物。例如，保水性材料可以是SiO2。催化剂可以是Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os、Pt、其混合物、这些元素的合金或载体催化剂，在该载体催化剂中上述金属、上述金属的混合物或合金分散在炭黑、活性炭或石墨中。例如，催化剂可以是PtRu/C催化剂。
质子导电树脂可以是nafion、聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物等。
含有保水性材料的多孔层的厚度可以为0.5～5μm。当多孔层的厚度小于0.5μm时，多孔层不能结合水，以致催化剂层和电解质膜很容易干燥。当多孔层的厚度大于5μm时，多孔层可以充当催化剂层和电解质膜之间的绝缘层，因而增加了催化剂层和电解质膜之间的界面电阻并使电池的性能恶化。
含有保水性材料的多孔层可以是连续涂层或非连续涂层。术语“连续涂层”表示多孔层中含有的保水性材料作为连续的薄膜存在。术语“非连续涂层”表示多孔层中含有的保水性材料不连续地存在。换句话说，在整个多孔层中，保水性材料可以作为岛状物(island)存在。多孔层中含有的保水性材料优选作为非连续涂层存在。当多孔层是非连续涂层时，它可以具有高结合水的能力足以防止催化剂层和电解质膜干燥。另外，非连续涂层使得离子容易迁移到电解质膜并且容易放出CO2。
现在将详细描述根据本发明实施方案制备如图1A所示的具有堆叠结构的燃料电池的方法。
然而，在本实施方案的制备燃料电池的方法中，燃料电池的结构不限于图1A的堆叠结构。另外，尽管在下面的说明中采用印花法(decal process)形成阴极催化剂层和阳极催化剂层，但是除了印花法之外，根据本发明的燃料电池还可以利用其它法制备。
首先，通过混合催化剂、溶剂和粘合剂制备形成催化剂层的组合物，将该组合物涂布在用保水性材料如二氧化硅处理过的支撑层上，然后干燥，从而形成阳极催化剂层。
本发明中采用的保水性材料可以包括选自SiO2、TiO2、ZrO2、发光沸石和沸石中的至少一种化合物。例如，保水性材料可以是SiO2。保水性材料的平均粒径可以为3nm至几十μm，例如，104nm，优选为50～100nm。
用保水性材料处理过的支撑层可以通过在由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成的聚合物薄膜、kaptone(Du Pont Co.)等上涂布厚度为0.5～5μm的SiO2或TiO2来制得。为了获得非连续涂层，涂层可以采用掩模以所需的图案进行处理，除去不必要的部分。
粘合剂可以是质子导电树脂，如熔点优选为400℃或更低的防水氟树脂。该氟树脂的实例包括nafion、聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物等。基于100重量份的催化剂，粘合剂的含量可以为10～15重量份。
催化剂的实例包括，但不限于，Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os、Pt、这些金属的混合物和合金、载体催化剂，在该载体催化剂中上述金属、或者其混合物或合金分散在炭黑、活性炭或石墨中。例如，催化剂可以是PtRu/C催化剂。
溶剂可以是水、1-丙醇、乙二醇或2-丙醇等。基于100重量份的催化剂，溶剂的含量可以为5～250重量份。具体地，当溶剂是水时，基于100重量份的催化剂，水的含量可以为5～10重量份。当溶剂是1-丙醇时，基于100重量份的催化剂，1-丙醇的含量可以为150～250重量份。当溶剂是乙二醇时，基于100重量份的催化剂，乙二醇的含量可以为100～200重量份。当溶剂是2-丙醇时，基于100重量份的催化剂，2-丙醇的含量可以为150～250重量份。
独立地，通过混合催化剂、溶剂和粘合剂来制备形成阴极催化剂层的组合物。用于形成阴极催化剂层的组合物的粘合剂和溶剂的种类和含量与用于形成阳极催化剂层的组合物的溶剂和催化剂相同或相似。形成阴极催化剂层的组合物涂布在支撑层，如涂布SiO2的PET薄膜上。
电解质膜可以由阳离子交换聚合物电解液，如具有氟化亚烃基主链和端基为磺酸基的氟化乙烯醚侧链的磺化全氟聚合物(Nafion：可以从Dupont Inc.得到)构成。
对电解质膜进行预处理以获得同样的H+形式，然后与涂有诸如二氧化硅的保水性材料的支撑层热压到一起，以在电解质膜上形成含有保水性材料的表面涂层。表面涂层可以是非连续涂层或连续涂层。热压可以在70～100℃、1～5吨的压力下进行3～10分钟。热压时间随着温度和压力而变化。
涂布在nafion层上的保水性材料如二氧化硅的含量和涂布部分的面积，根据在nafion层上涂布二氧化硅的方法而变化。例如，涂布在nafion层上的二氧化硅的含量可以通过在nafion层上连续或不连续涂布二氧化硅而变化。
将具有用保水性材料如二氧化硅处理过的表面的电解质膜、涂有形成阳极催化剂层的组合物的支撑层和涂有形成阴极催化剂层的组合物的支撑层热压到一起，制备涂布催化剂的膜(CCM)。热压在80～130℃、0.5～5吨的压力下进行1～5分钟，将阳极催化剂层和阴极催化剂层从它们的支撑层转移至电解质膜，从而获得CCM，其中它们的支撑层上分别涂有形成阳极催化剂层的组合物和形成阴极催化剂层的组合物。
阴极和阳极扩散电极是通过在支撑层上喷墨而形成的，在该墨中，含有诸如聚四氟乙烯(PTFE)的氟化物树脂的乳状液均匀地分散炭黑中。所述支撑层可以是采用PTFE处理过的炭纸。
将CCM放置在阳极扩散电极和阴极扩散电极之间，然后在100～140℃、0.1～5吨的压力下热压到一起，从而形成膜电极组件(MEA)。
参照下述实施例将更加详细地描述本发明。下述实施例仅是为了说明性目的而不用于限制本发明的范围。
实施例1：制备在阳极催化剂层和阳极扩散层之间以及在阳极催化剂层 和电解质膜之间具有SiO 2 层的MEA
首先，向1.2g PtRu黑催化剂(可以从Johnson Mattey Co.得到)中加入0.5g去离子(DI)水，然后混合，使得PtRu黑催化剂充分用DI水润湿。向所得到的溶液中加入3g Nafion离聚物(可以从Dupont Inc.得到)，然后混合。接着，向其中加入1.5g 1-丙醇和1.5g EG，随后采用搅拌器进行分散，制得阳极催化剂浆料。
采用刮板将阳极催化剂浆料涂布到二氧化硅处理过的支撑层上，并在80℃和真空下干燥，制得阳极催化剂层。二氧化硅处理过的支撑层是通过在PET薄膜上涂布SiO2制得的、厚度为1μm的连续层。
独立地，对于阴极，向0.8g 60％重量PtRu/C中加入0.1g DI水并混合，使得60％重量PtRu/C充分地用DI水润湿。然后，向其中加入6.4g Nafion离聚物和2g EG，并采用搅拌器进行分散，制得阴极催化剂浆料。采用刮板将阴极催化剂浆料涂布到未经二氧化硅处理的PET支撑层上，然后在80℃和真空下干燥，制得阴极催化剂层。
对于电解质膜，首先，在80℃下采用5％重量H2O2清洗Nafion膜115(可以从Dupont Inc.得到)清除杂质，然后在80℃下采用1M H2SO4溶液进行处理，获得H+形式的电解质膜。在85℃下，以1吨的压力将所得到的nafion膜和二氧化硅处理过的支撑层一起热压1分钟，制得二氧化硅涂布的nafion膜。
热压二氧化硅涂布的nafion膜、阳极催化剂浆料涂布的支撑层、阴极催化剂浆料涂布的支撑层，制得催化剂涂布的膜(CCM)。热压在85℃、3吨的压力下进行5分钟，以便将催化剂层分别从阳极催化剂浆料涂布的支撑层和阴极催化剂浆料涂布的支撑层转移到电解质膜，制得CCM。
阴极扩散电极和阳极扩散电极是通过喷墨制得的，该墨通过将PTFE乳状液均匀地分散在炭黑中制得。PTFE处理的炭纸用作在其上喷墨的支撑层。用于阳极扩散电极和阴极扩散电极的PTFE含量分别为10％重量和20％重量。
将CCM放置在阳极扩散电极和阴极扩散电极之间，然后在125℃、1吨的压力下一起热压5分钟，制得燃料电池的MEA。
实施例2：制备在阳极催化剂层和阳极扩散层之间具有SiO 2 层的MEA
按照与实施例1相同的方法制备燃料电池的MEA，所不同的是，nafion层未涂有二氧化硅。
实施例3：制备在阳极催化剂层和电解质膜之间具有SiO 2 层的MEA
按照与实施例1相同的方法制备燃料电池的MEA，所不同的是，采用刮板将阳极催化剂浆料涂布到未用二氧化硅处理的支撑层上。
实施例4
按照与实施例1相同的方法制备燃料电池的MEA，所不同的是，向实施例1的阳极催化剂浆料中加入按100重量份的催化剂计的5重量份SiO2，并且采用刮板将所得到的浆料涂布到未用二氧化硅处理的支撑层上。
对于电解质膜，在80℃下，采用5％重量H2O2清洗Nafion膜115(可以从Dupont Inc.得到)清除杂质，然后在80℃下，采用1M H2SO4溶液进行处理，得到H+形式的电解质膜。在上述实施例1至4中，作为保水性材料的二氧化硅的平均粒径为约0.5μm。
对比例1
按照与实施例1相同的方法制备燃料电池的MEA，所不同的是，用于制备阳极催化剂层和阴极催化剂层的支撑层未用二氧化硅处理，并且未用二氧化硅处理的nafion层用作电解质膜。
在相同的条件下，测量根据实施例1和对比例1的MEA的性能。结果示于图2、3A至3D、4A和4B中。
为了测量，在室温下，将2M甲醇提供给阳极并将空气提供给阴极。然后，当所有的MEA活化了30分钟时，停止提供甲醇，然后测量性能的变化。
参照图2，根据对比例1的MEA的性能逐渐降低，从停止提供燃料时起3分钟后最终降低至初始性能的一半或更少。然而，根据实施例1和2具有附加二氧化硅层的MEA的性能，在停止燃料供应后约10分钟内保持恒定。因此，确定当燃料供应因泵的故障和燃料通道的阻塞而短时间停止时，根据本发明的燃料电池可以稳定地工作。
采用图3A和3D的极化曲线，比较根据实施例1和对比例1的MEA的性能。参照图3A、3B、3C和3D，实施例1至3的极化曲线的斜率小于对比例1的极化曲线的斜率。斜率的减小归因于催化剂层和电解质膜中的二氧化硅，二氧化硅保持了足以反应的水并降低了催化剂层和电解液之间的界面电阻或电解质膜的内部电阻。另外，根据实施例1的MEA的性能与根据对比例1的MEA的性能相同或相似，这表明二氧化硅层没有降低导电性和性能。
图4A是根据实施例1的MEA的阳极的极化曲线，图4B是根据对比例1的MEA的阳极的极化曲线。参照图4A和4B，在初始阶段，根据实施例1的MEA的性能比根据对比例1的MEA差。然而，在高电流密度区域，根据实施例1的MEA的性能稳定，表明二氧化硅可以减少甲醇的渗透。
如上所述，在根据本发明的燃料电池中，即使当燃料因泵的故障和燃料通道的阻塞而不能顺利地供应时，也可以稳定地维持燃料电池的性能。另外，保水性材料结合在阴极产生的水，并通过反向扩散(back diffusion)移动至阳极，从而避免了阳极催化剂层中的溢流(flooding)。
尽管已经参照其示例性实施方案具体地说明和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将会理解其中可以进行各种形式和细节的变化，而不脱离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围。

Claims (21)

1.一种燃料电池，包括：
阴极；
阳极；
介于阴极和阳极之间的电解质膜；及
含有保水性材料的多孔层，
其中所述阳极包括与电解质膜邻接的阳极催化剂层和与该阳极催化剂层邻接的阳极扩散层，并且其中所述多孔层放置在阳极催化剂层和电解质膜之间，
其中所述保水性材料是选自SiO2、TiO2、ZrO2和沸石中的至少一种化合物，及
其中所述多孔层还含有催化剂和质子导电树脂，且基于100重量份的所述保水性材料，多孔层含有100～1000重量份的质子导电树脂和2000～3000重量份的催化剂。
2.根据权利要求1的燃料电池，其中所述保水性材料为SiO2、TiO2、ZrO2和发光沸石中的至少一种化合物。
3.根据权利要求1或2的燃料电池，其中所述多孔层为连续涂层或非连续涂层。
4.根据权利要求1或2的燃料电池，其中所述多孔层的厚度为0.5～5μm。
5.根据权利要求1或2的燃料电池，其中所述保水性材料的平均粒径为50～104nm。
6.一种燃料电池，包括：
阴极；
阳极；
介于阴极和阳极之间的电解质膜；及
含有保水性材料的多孔层，
其中所述阳极包括与电解质膜邻接的阳极催化剂层和与该阳极催化剂层邻接的阳极扩散层，并且多孔层放置在阳极催化剂层和阳极扩散层之间，
其中所述保水性材料是选自SiO2、TiO2、ZrO2和沸石中的至少一种化合物，及
其中所述多孔层还含有催化剂和质子导电树脂，且基于100重量份的所述保水性材料，多孔层含有100～1000重量份的质子导电树脂和2000～3000重量份的催化剂。
7.根据权利要求6的燃料电池，其中所述保水性材料为SiO2、TiO2、ZrO2和发光沸石中的至少一种化合物。
8.根据权利要求6或7的燃料电池，其中所述多孔层为连续涂层或非连续涂层。
9.根据权利要求6或7的燃料电池，其中所述多孔层的厚度为0.5～5μm。
10.根据权利要求6或7的燃料电池，其中所述保水性材料的平均粒径为50～104nm。
11.一种燃料电池，包括：
阴极；
阳极；
介于阴极和阳极之间的电解质膜，及
含有保水性材料的第一多孔层和含有保水性材料的第二多孔层，
其中所述阳极包括与电解质膜邻接的阳极催化剂层和与该阳极催化剂层邻接的阳极扩散层，并且其中所述第一多孔层放置在阳极催化剂层和电解质膜之间，第二多孔层放置在阳极催化剂层和阳极扩散层之间，及
其中基于100重量份的所述保水性材料，第一多孔层或第二多孔层或者两者都含有100～1000重量份的质子导电树脂和2000～3000重量份的催化剂。
12.一种制备根据权利要求11的燃料电池的方法，包括：
提供电解质膜，其包含阳离子交换聚合物电解质；
至少在该电解质膜的第一侧面上形成保水性材料的多孔层；及
在电解质膜的第一侧面上形成阳极催化剂层，并在与第一侧面相对的侧面上形成阴极催化剂层，其中所述保水性材料的第一多孔层在阳极催化剂层和电解质膜之间。
13.根据权利要求12的方法，其中所述保水性材料的第一多孔层通过如下方法形成在电解质膜上：提供支撑层，该支撑层具有保水性材料的涂层，及将支撑层热压到电解质膜的第一侧面上。
14.根据权利要求13的方法，其中所述保水性材料的第一多孔层通过如下方法使其不连续：遮掩电解质膜的第一侧面，该电解质膜具有保水性材料的第一多孔层，及经过掩模除去部分保水性材料。
15.根据权利要求12的方法，其中所述阳极催化剂层形成在电解质膜的第一侧面上并且阴极催化剂层形成在与所述第一侧面相对的侧面上是通过如下方法进行的：通过混合催化剂、粘合剂和溶剂来制备阳极催化剂浆料，并将该阳极催化剂浆料转移到支撑层上，形成阳极催化剂浆料涂布的支撑层；通过混合催化剂、粘合剂和溶剂来制备阴极催化剂浆料，并将该阴极催化剂浆料转移到支撑层上，形成阴极催化剂浆料涂布的支撑层，其中所述阳极催化剂浆料的催化剂、粘合剂和溶剂与阴极催化剂浆料的催化剂、粘合剂和溶剂相同或者不同；及将阳极催化剂浆料支撑层热压到电解质膜的第一侧面上并将阴极催化剂浆料支撑层热压到电解质膜的与第一侧面相对的侧面上。
16.根据权利要求15的方法，其中在其上转移所述阳极催化剂浆料的支撑层具有涂布在其上的保水性材料层，以便当阳极催化剂浆料涂布的支撑层热压到电解质膜的第一侧面上时，形成保水性材料的第二多孔层。
17.根据权利要求16的方法，其中所述保水性材料的第二多孔层通过如下方法使其不连续：遮掩阳极催化剂层，该阳极催化剂层具有保水性材料的第二多孔层，及经过掩模除去部分保水性材料。
18.根据权利要求16的方法，还包括在所述保水性材料的第二多孔层上形成阳极扩散层，其中保水性材料的第二多孔层在阳极扩散层和阳极催化剂层之间。
19.一种制备根据权利要求6燃料电池的方法，包括：
提供电解质膜，其包含阳离子交换聚合物电解质；
在该电解质膜的第一侧面上形成阳极催化剂层和保水性材料的多孔层，并在与第一侧面相对的侧面上形成阴极催化剂层，其中所述阳极催化剂层在保水性材料的多孔层和电解质膜之间；及
在保水性材料的多孔层上形成阳极扩散层，其中所述保水性材料的多孔层在阳极扩散层和阳极催化剂层之间，并在阴极催化剂层上形成阴极扩散层。
20.根据权利要求19的方法，其中所述阳极催化剂层形成在电解质膜的第一侧面上并且阴极催化剂层形成在与所述第一侧面相对的侧面上是通过如下方法进行的：通过混合催化剂、粘合剂和溶剂来制备阳极催化剂浆料，并将该阳极催化剂浆料转移到支撑层上，形成阳极催化剂浆料涂布的支撑层；通过混合催化剂、粘合剂和溶剂来制备阴极催化剂浆料，并将该阴极催化剂浆料转移到支撑层上，形成阴极催化剂浆料涂布的支撑层，其中所述阳极催化剂浆料的催化剂、粘合剂和溶剂与阴极催化剂浆料的催化剂、粘合剂和溶剂相同或者不同；及将阳极催化剂浆料支撑层热压到电解质膜的第一侧面上，并将阴极催化剂浆料支撑层热压到电解质膜的与第一侧面相对的侧面上，其中在其上涂布阳极催化剂浆料的支撑层具有涂布在其上的保水性材料层，以便当阳极催化剂浆料涂布的支撑层热压到电解质膜的第一侧面上时，形成保水性材料的多孔层。
22.根据权利要求20的方法，其中所述保水性材料的多孔层通过如下方法使其不连续：在形成阳极扩散层之前，除去保水性材料的部分多孔层。
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