CN100495778C

CN100495778C - 用于燃料电池的扩散电极

Info

Publication number: CN100495778C
Application number: CNB2004100699987A
Authority: CN
Inventors: 金之来; 崔京焕
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2024-07-20
Also published as: JP2005108837A; US20050069754A1; JP4095982B2; EP1519433A1; KR20050030455A; CN1610155A; KR100696462B1

Abstract

本发明提供一种具有良好极性液体传输性能和气体传输性能的燃料电池的扩散电极，并且提供利用该扩散电极的电极和燃料电池。该扩散电极包括：疏水性多孔团聚体，其含有电导性颗粒和疏水性粘结剂树脂，充当没有浸泡在极性液体中的气体传输路径，并形成三维网状结构；及亲水性多孔团聚体，其含有电导性颗粒，形成三维网状结构，填充在疏水性多孔团聚体所形成的三维网状结构之间，并充当极性液体的传输路径。

Description

用于燃料电池的扩散电极

技术领域

本发明涉及燃料电池，更具体地，涉及用于燃料电池的扩散电极。

背景技术

燃料电池是通过燃料与氧气的电化学反应产生电能的电力发生器。由于它们不是基于用在热电力生产的卡诺循环，它们的理论电力生产效率很高。燃料电池可以用作小的电/电子设备的电源，包括便携式设备，以及在工业、家用、和运输上的应用。

依据电解质类型，燃料电池可以划分为聚合物电解质薄膜燃料电池(PEMFC)，磷酸燃料电池(PAFC)，熔化碳酸盐燃料电池(MCFC)，固体氧化物燃料电池(SOFC)，和其它种类。依据电池使用的电解质类型，燃料电池的工作温度和组成材料因而变化。

根据供应燃料给阳极的方式，燃料电池可以划分为外转化类型，其中燃料在被燃料转化器转化成富氢气体后，提供给阳极；和直接燃料供应类型或内转化类型，其中燃料以气态或液态直接供应给阳极。

代表性的直接燃料供应类型电池实例是直接甲醇燃料电池(DMFC)。在DMFC中，甲醇水溶液通常供应给阳极，DMFC不需要外转化，使得燃料方便被搬运，并且作为便携式能量源比其它种类燃料电池具有最高的潜在实用性。

发生在DMFC中的电化学反应如下：燃料在阳极氧化，氧气通过与氢离子在阴极反应被还原成水。

阳极反应：CH₃OH+H₂O→6H++6e^-+CO₂

阴极反应：1.5O₂+6H⁺+6e^-→3H₂O

总的反应：CH₃OH+1.5O₂→2H₂O+CO₂

以上反应示意表明，甲醇与水反应在阳极产生一个二氧化碳分子，六个氢离子，和六个电子，产生的氢离子穿过可传导氢离子的电解质薄膜迁移到阴极，该薄膜插入到阳极和阴极之间。迁移的氢离子与氧气和经过外回路供应的电子反应，在阴极产生水。归纳DMFC中总的反应，水和二氧化碳通过甲醇与氧气反应产生，结果，基本上与甲醇燃烧热相等的能量转化成电能。为了促进该反应，阳极和阴极包括有催化剂。

通常，DMFC包括传输氢离子的电解质薄膜，其插入在阳极催化剂层和阴极催化剂层之间。

阳极扩散层，位于阳极催化剂层的外面，用作传输甲醇水溶液到阳极催化剂层的路径，作为释放在阳极催化剂层产生的二氧化碳的路径，和作为传输在阳极催化剂层产生的电子的导体。阴极扩散层，位于阴极催化剂层的外面，用作传输氧气或空气到阴极催化剂层的路径，作为释放在阴极催化剂层产生的水的路径，和作为传输电子到阴极催化剂层的导体。

电导性的双极板或端板，在其一面形成供应甲醇水溶液和释放二氧化碳的流动区域，被安置在阳极扩散层的外面。电导性的双极板或端板，在其一面形成供应氧气和空气以及释放水的流动区域，被安置在阴极扩散层外面。

例如，在利用氢气或含氢气体作为燃料的燃料电池中，诸如PEMFC和PAFC，阳极的反应物和产物都是气态，因此，阳极扩散层不需要具有复杂的传输性能。

然而，在利用甲醇水溶液作为燃料的DMFC中，阳极的反应物和产物分别是液体和气体，因此，阳极扩散层需要具有良好的液体和气体传输性能。

DMFC的阴极扩散层也需要具有与阳极扩散层相同的性能。通常，DMFC在温度低于水沸点下操作，例如，在约80℃下。由于阴极的反应物和产物分别是气体和液体，阴极扩散层必须拥有良好的液体和气体传输性能。

如美国专利第4551220号所公开的，传统的用于燃料电池的扩散电极通常通过混合炭黑与聚四氟乙烯(PTFE)和热处理该混合物制造。

美国专利第6103077号公开了具有两层结构的扩散电极。该两层扩散电极中，一层是亲水性的，另一层是疏水性的。

然而，当传统的扩散层应用到DMFC时，燃料处于液态、可以静止地淹没阳极扩散层整个面积，结果，释放阳极催化剂层产生的气体产物的路径被堵塞。相应地，大堆的气体产物存在于阳极催化剂层，从而使阳极催化剂层的催化剂中毒。另外，副反应导致的气体产物比燃料对催化剂具有更高的反应性，使得催化剂利用效率下降。而且，大堆的气体阻止了燃料在阳极催化剂层中扩散。

发明内容

本发明提供一种用于燃料电池的扩散电极，其具有良好的极性液体传输性能和气体传输性能。

本发明还提供燃料电池电极，其包括具有良好的极性液体传输性能和气体传输性能的扩散电极。

本发明还提供燃料电池，该电池包括具有良好的极性液体传输性能和气体传输性能的扩散电极。

根据本发明一方面，提供燃料电池的扩散电极，包括：疏水性多孔团聚体，其含有电导性颗粒和疏水性粘结剂树脂，充当没有浸泡在极性液体中的气体传输路径，并形成三维网状结构；及亲水性多孔团聚体，其含有电导性颗粒，形成三维网状结构，填充在疏水性多孔团聚体所形成的三维网状结构之间，并充当极性液体的传输路径。

疏水性多孔团聚体和亲水性多孔团聚体可以在扩散电极厚度的方向连续排列。

根据本发明的另一方面，提供燃料电池电极，包括：催化剂层；和如上所述的燃料电池扩散电极。

根据本发明的再一方面，提供燃料电池包括：含有催化剂层和扩散层的阴极，含有催化剂层和扩散层的阳极，和插入在阴极和阳极之间的电解质薄膜，其中至少一个阴极扩散层和阳极扩散层是如上所述的扩散电极。

附图说明

通过参照所附的附图详细描述其示范性的具体实施方式，本发明的上述和其它的特征和优点将变得更加明显：

图1是根据本发明具体实施方式的燃料电池扩散电极的横截面视图；

图2示出了本发明扩散电极的物料传输程序；

图3示意性地示出了制造本发明扩散电极的方法实例；

图4是本发明实施例制造的扩散电极的横截面的SEM照片；和

图5到8是在本发明实施例和对比例中分别获得的燃料电池的极化曲线。

具体实施方式

下文中，将详细描述根据本发明具体实施方式的燃料电池的扩散电极。

根据本发明具体实施方式的燃料电池的扩散电极具有与传统的扩散电极不同的结构。例如，在直接甲醇燃料电池(DMFC)中，甲醇水液体作为燃料供应给阳极是处于液态，并且阳极催化剂层电化学反应导致的CO₂处于气态。本发明燃料电池的扩散电极提供了这样的微结构：均匀地扩散甲醇水溶液的亲水性的路径和迅速释放CO₂的疏水性路径是分离的，从而解决了关于传统的扩散电极的问题。

本发明扩散电极中，疏水性多孔团聚体中疏水性粘结剂树脂的实例包括：聚四氟乙烯(PTFE)，全氟代(烷氧基烷烃)(PFA)共聚物，氟化乙烯-丙烯(FEP)共聚物等。

当疏水性多孔团聚体中疏水性粘结剂树脂的含量太低时，疏水性多孔团聚体的疏水性能极度地下降，因此疏水性多孔团聚体浸泡在液体燃料中并且会失去作为气体产物释放路径的功能。当疏水性多孔团聚体的疏水性粘结剂树脂的含量太高时，疏水性多孔团聚体中电导性颗粒的含量极大地下降。相应地，扩散电极的电导率减小并且难以形成微孔路径。考虑到这点，疏水性多孔团聚体的疏水性粘结剂树脂的含量可以在按重量约20到约80％的范围内。

本发明的扩散电极中，疏水性多孔团聚体的电导性颗粒的实例包括：球形或针状碳粉，石墨粉等。

当疏水性多孔团聚体中电导性颗粒的平均粒径太小时，难以形成多孔路径。当疏水性多孔团聚体中电导性颗粒的平均粒径太大时，由此得到的孔也大，从而引起扩散电极上形成的催化剂层的丢失。考虑到这点，疏水性多孔团聚体中电导性颗粒的平均粒径可以在约30到约300nm的范围内。

本发明扩散电极中，亲水性多孔团聚体中电导性颗粒的实例包括：球形或针状碳粉，石墨粉，等。

当亲水性多孔团聚体中电导性颗粒的平均粒径太小时，难以形成多孔路径。当亲水性多孔团聚体中电导性颗粒的平均粒径太大时，由此得到的孔也大，从而引起扩散电极上形成的催化剂层的丢失。考虑到这点，亲水性多孔团聚体中电导性颗粒的平均粒径可以在约30到约300nm的范围内。

如上所述，本发明扩散电极包括疏水性多孔团聚体的和亲水性多孔团聚体。疏水性多孔团聚体和亲水性多孔团聚体都分别形成不规则的网状网络并且这些网络互补性地缠绕。虽然两种团聚体都形成网状网络，但团聚体分别在扩散电极的厚度方向，形成传输液体反应物的路径和传输气体产物的路径。

本发明扩散电极中，疏水性多孔团聚体对亲水性多孔团聚体的重量比可以被适当地确定，以具有同时液体反应物传输能力和气体产物传输能力。

考虑到这点，本发明扩散电极中，疏水性多孔团聚体对亲水性多孔团聚体的重量比典型地在约10:90到约90:10的范围内。

图1是本发明燃料电池的扩散电极的横截面视图。参照图1，亲水性的路径主要由在扩散电极的厚度方向排列的碳组成。与亲水性的路径相邻的疏水性的路径，主要由也在扩散电极的厚度方向排列的碳和PTFE组成，这样排列的结构横穿整个扩散电极。亲水性的和疏水性的路径是多孔的。

例如，当扩散电极应用到DMFC时，通过经由阳极扩散层的亲水性路径的迅速扩散，甲醇水溶液作为燃料被提供给阳极催化剂层。甲醇水溶液主要经由亲水性路径扩散并且相邻的疏水性路径的孔保持张开。甲醇水溶液到达阳极催化剂层并且在催化剂辅助下引起电化学反应，电化学反应产生的氢离子穿过催化剂层并经由电解质簇传输给阴极。

阳极催化剂层中，除CO₂之外，副反应可能产生CO，CO使催化剂严重地中毒。然而，当本发明扩散电极应用到燃料电池时，通过与阳极催化剂层接触的阳极扩散层的疏水性的路径，CO₂和CO被迅速释放燃料电池外面，从而保持阳极催化剂层的催化剂为活性。当燃料电池运行时，甲醇水溶液不会渗透到疏水性的路径，所以彼此连续相通的张开的孔被稳定地确保。由此得到的气体通过疏水性的路径中该确保的孔，可以容易地释放到燃料电池外面。如上所述，由于甲醇水溶液和由此得到的气体的分别通过相互不同的路径迅速地进行迁移，催化剂层中的电化学反应可以迅速发生而没有影响反应物和产物。

由于电子通过本发明扩散电极中连续的亲水性碳路径迁移，催化剂层产生的电子可以容易地传输给外回路。

图2示出了本发明扩散电极的物料传输程序。如上所述，燃料是经由疏水性的路径由PTFE/C组成的供应并且气体产物是经由由碳组成的亲水性的路径释放。

本发明的燃料电池的扩散电极可以是下列方法制造：电导性的颗粒，疏水性粘结剂树脂和溶剂混合并干燥；热处理干燥后的产物以制备电导性的颗粒和疏水性粘结剂树脂的复合物粉末；接着，该复合物粉末，电导性颗粒和溶剂混合以制备扩散电极浆料；接着，该浆料被涂布到衬底上；接着，干燥和热处理该涂布的浆料。

图3是制造本发明扩散电极的方法实例的示意图。起初，诸如PTFE的疏水性粘结剂树脂的悬浮物与溶剂第一次混合，溶剂实例包括：水，醇溶剂，和其混合物，醇溶剂的特定实例包括异丙醇，等，该第一次混合可以利用低旋转频率的混合器进行；接着，第二次混合通过加入诸如炭黑的电导性颗粒到混合物中并搅拌混合物进行，用在第二次混合的搅拌器可以是具有比第一次混合中使用的搅拌器更高旋转频率的搅拌器。PTFE和炭黑通过彻底地搅拌均匀地混合，接着，在炉中约60到约100℃下干燥该混合物，干燥物在约330到约370℃下烧结。按这种方式，可以制备电导性颗粒和疏水性粘结剂树脂的复合物粉末，诸如PTFE/C复合物粉末。

接着，因此获得的PTFE/C复合物粉末和碳粉混合以制备扩散电极浆料。为了制备扩散电极浆料，PTFE/C复合物粉末、碳粉和溶剂被首先利用混合器均匀地混合。这时，醇溶剂用作溶剂，醇溶剂特定实例包括异丙醇，等。

获得的扩散电极浆料被涂布到诸如炭纸的衬底上，接着，涂布物被干燥和施加热处理(烧结)以完成扩散电极。涂布方法的实例包括：涂抹，喷雾，等。涂布到衬底上的扩散电极浆料在温度约60到约100℃下干燥。涂布浆料中的溶剂通过干燥过程除去，接着，烧结干燥的扩散电极，烧结过程可以在温度约330到约370℃下进行。

本发明方法中，需要注意的是包括疏水性的聚合物和电导性颗粒的热处理的复合物粉末被首先制备，包括热处理的复合物粉末和电导性的颗粒的浆料用于形成燃料电池扩散电极，其中疏水性的路径和亲水性的路径是独立地无规排列。

本发明还提供燃料电池电极，包括催化剂层和以上扩散电极。

本发明电极可以应用于，例如，PAFC，PEMFC，DMFC，具体而言DMFC。本发明电极可以应用到燃料电池的阳极和阴极。

燃料电池的阳极和阴极可以利用在各种文献中周知的传统的方法制造，因此，这里将省略其详细的描述。然而，扩散电极根据以上描述的本发明方法形成。

本发明还提供燃料电池，包括：含有催化剂层和扩散层的阴极，含有催化剂层和扩散层的阳极，和插入在阴极和阳极之间的电解质薄膜，其中至少一个阴极扩散层和阳极扩散层是根据本发明的扩散电极。

本发明燃料电池可以应用于例如，PAFC，PEMFC，DMFC，特别是DMFC。

燃料电池可以利用在各种文献中周知的传统的方法制造，因此，这里将省略其详细的描述。然而，扩散电极根据以上描述的本发明方法形成。

下文中，本发明将通过实施例被更具体地描述，然而，下列实施例只作为示例提供因此本发明不被其限制或限制于其中。

实施例1

制造扩散电极

1.67g的PTFE悬浮物(60％重量的水溶性分散物)加入到8.35g异丙醇(IPA)和8.35g超纯水的混合物中，所获得的混合物利用搅拌器均匀地混合以制备稀释的PTFE悬浮物。1g炭黑(Vulcan XC-72R)与15g IPA混合，所获得的混合物利用超声均化器搅拌20分钟以制备炭黑分散物。

稀释的PTFE分散物和炭黑分散物混合和搅拌10分钟。真空下从混合物中除去溶剂后，留下的混合物在炉中80℃下干燥2小时以完全除去溶剂。PTFE和炭黑的混合物在加热炉中非活性气氛下烧结20分钟以获得PTFE/C复合物粉末。

1g PTFE/C复合物粉末分散在20g IPA中和2g炭黑(Vulcan XC-72R)分散在15g IPA中。接着，这些分散物利用超声均化器混合以获得扩散电极浆料。

扩散电极浆料通过喷雾涂布在炭纸上，80℃下涂布的炭纸在炉中干燥2小时以获得扩散电极。所获得的扩散电极中炭黑(Vulcan XC-72R)的量为0.3mg/cm2。

图4是本实施例制备的扩散电极横截面SEM照片。图4中，在中央部分显示的较大颗粒是其中结合着PTFE和炭黑的PTFE/C复合物粉末，外围部分的小颗粒是炭黑。从图4中看出，形成疏水性的路径和亲水性的路径分别各自形成网络的结构。

制造阳极

0.24g Pt-Ru粉末和0.2g蒸馏水在搅拌器中混合使得Pt-Ru粉末浸泡在蒸馏水中。3.6g IPA加入到混合物中，用超声均化器搅拌约20分钟，从而获得形成阳极催化剂层的浆料。形成阳极催化剂层的浆料通过喷雾涂布在之前制备的扩散电极上，80℃下在炉中干燥2小时以完全除去残留的溶剂，从而获得阳极。阳极中Pt-Ru催化剂的负载量为4mg/cm²。

制造阴极

0.24g Pt粉末和0.3g蒸馏水混合使得Pt粉末浸泡在蒸馏水中。通过与制造阳极过程相同的方式进行后继的过程以获得阴极。阴极Pt催化剂的负载量为4mg/cm²。

制造燃料电池

Nafion 115用作电解质薄膜。热压上述阳极，上述阴极，和Nafion 115薄膜以获得薄膜&电极组件(MEA)。在125℃、5吨的压力下热压3分钟。

实施例2

实施例1中，PTFE/C复合物粉末和炭黑的重量比为1:2。因此，由炭黑组成的亲水性路径相对宽广地铺展，使得燃料更加平稳地供应。

然而，本实施例中，PTFE/C复合物粉末和炭黑的重量比为1:1，即，减少炭黑的量。相应地，由PTFE/C复合物粉末组成的疏水性路径比实施例1铺展地更宽广，从而使得气体产物平稳地释放。通过与实施例1相同的方式进行其它过程。

对比例

1g炭黑(Vulcan XC-72R)与30g IPA混合，利用超声均化器搅拌20分钟。接着，1.67g PTFE悬浮物(60％重量的水溶性分散物)与搅拌的炭黑分散物混合，搅拌10分钟以制备扩散电极浆料。扩散电极浆料通过喷雾涂布到炭纸上，喷雾条件与实施例1相同，实施例1使用的炭纸也用在该对比例中。涂布的扩散电极在80℃炉中干燥2小时以完全除去溶剂，接着，在350℃加热炉中烧结约20分钟。结果，获得用于对比的阳极扩散电极。其它过程包括涂布催化剂层通过与实施例1相同的方式进行以获得扩散电极，电极，和燃料电池。

结果评价

实施例1和对比例获得的燃料电池中，在流速约3倍于燃料电池所需燃料的化学计量的量下，2M甲醇水溶液作为燃料供应给阳极。大气中的空气在流速约3倍于化学计量的量下用作氧化剂供应给阴极。操作温度在30到50℃范围内。所获燃料电池的极化曲线和所获得的结果显示在图5中。

图5是实施例1和对比例分别获得的燃料电池的极化曲线图。正方形/实线代表对比例获得的燃料电池性能。圆圈/实线代表实施例1获得的燃料电池性能。操作条件为30℃和大气压。参照阳极极化曲线，可以看出实施例1的燃料电池具有比对比例较好的性能。经由亲水性路径供应的燃料发生与阳极催化剂的电化学反应，这时，产生的CO₂作为副产物经由疏水性路径被迅速释放，因此，阳极催化剂良好的利用效率得到保持。相应地，虽然电流量增加，电压却很少减小。而且，由于疏水性路径和大部分供应给催化剂层的燃料用在电化学反应上，燃料的供应量得到限制，从而抑制了甲醇通过电解质薄膜交叉。相应地，甲醇使阴极催化剂中毒被阻止并且甲醇在阴极反应形成的混合电势减小，由此得到阴极极化曲线低的斜率。结果，极化曲线总的斜率也下降，导致了改进了的性能。

参照图5中单元电池总的极化曲线，在实施例1和对比例的燃料电池电池电势为0.4V时电流密度的区别小。然而，在电池电势为0.3V时，实施例1的燃料电池具有比对比例燃料电池的电流密度高约50％的电流密度。而且，在电池电势为0.4V或以下时，实施例1的燃料电池总的极化曲线斜率低于对比例。这说明实施例1的燃料电池，燃料的供应和产物的释放是迅速发生的，因此，材料传输的过电压不高。也就是说，反应物供应和产物释放经由扩散电极平稳地进行。

实施例1和对比例获得的燃料电池中，在流速约3倍于化学计量的量下，2M甲醇水溶液作为燃料供应给阳极。大气中的空气在流速约3倍于化学计量的量下用作氧化剂供应给阴极。操作温度为50℃。所获燃料电池的极化曲线和所获得的结果显示在图6中。

参照图6，随着温度升高，实施例1的扩散电极的效果得以提高并且实施例1的燃料电池的性能基于对比例燃料电池改进了至少2倍，这样的温度效应与燃料电池的性能相关。在电池电势为0.3V时，图5中实施例1的燃料电池具有的电流密度约为120mA/cm²。而此时，图6中，在电池电势为0.3V时实施例1的燃料电池的电流密度约为280mA/cm²。因此，电流密度增加了约230％。然而，在对比例的燃料电池情形下，电流密度为图5中90mA/cm²和图6中120mA/cm²，因此，电流密度稍微增加了约30％。这是因为随着电流量增加，甲醇的供应量也增加，使得图6中供应的甲醇比图5中多，在对比例的燃料电池中，扩散电极不能有效地扩散增加的甲醇，而此时，实施例1的燃料电池中，虽然甲醇量增加扩散电极有效地扩散甲醇。在电池电势为0.2V或以下的范围内实施例1的燃料电池的扩散电极也能有效地操作，使得电流量基于对比例的燃料电池增加至少2倍。

实施例2和对比例获得的燃料电池中，在流速约3倍于化学计量的量下，2M甲醇水溶液作为燃料供应给阳极。大气中的空气在流速约3倍于化学计量的量下用作氧化剂供应给阴极。操作温度为30℃和50℃。获得的燃料电池极化曲线和所获得的结果显示在图7中(30℃)和图8中(50℃)。在图7和图8中，如同显示在图5和6中那样，正方形/实线代表对比例获得的燃料电池性能，圆圈/实线代表实施例2获得的燃料电池性能。

在图7和图8中可以看出，实施例2燃料电池的性能相比对比例的燃料电池更加极大地增加。而且，可以获得类似实施例1的温度效应。

本发明的扩散电极，液体燃料供应路径和气体产物释放路径是各自安置的并且每个路径是微孔的，在催化剂层和外衬底之间的扩散电极中每个路径竖直和连续地相通。因此，如果扩散电极被应用到DMFC中，可以获得下列效果：

第一，甲醇水溶液作为燃料可以连续和均匀地供应给催化剂层。由于燃料经由微孔传输，大量燃料供应给催化剂层被同时阻止，从而改进了燃料和催化剂的反应效率。

第二，CO₂经由疏水性路径迅速释放。由于疏水性路径没有浸泡在液体燃料中，气体传输路径经常得以确保。

第三，可以抑制甲醇的交叉。由于大部分的甲醇经由微结构供应给与催化剂反应，甲醇交叉的量显著减小。

第四，电导率得到改进。通过电化学反应产生的电子可以容易地通过由碳粉组成的连续微结构经由外回路迁移到对电极。传统的扩散电极中碳粉和PTFE混合，因此碳粉是不连续存在的，结果，电子传输被极大地阻碍。然而，本发明的扩散电极中，这个问题得以解决，因此电导率得以改进。

虽然本发明参照其示例性的具体实施方式具体地表明和描述，本领域熟练技术人员应当理解，在没有损害所附权利要求所定义的本发明的精神和范围下，可以有各种形式和细节上的变化。

Claims

1.一种用于燃料电池的扩散电极，包括：

疏水性多孔团聚体，其含有电导性颗粒和疏水性粘结剂树脂，充当没有浸泡在极性液体中的气体传输路径，并形成三维网状结构；及

亲水性多孔团聚体，其含有电导性颗粒，形成三维网状结构，填充在疏水性多孔团聚体所形成的三维网状结构之间，并充当极性液体的传输路径，

其中在疏水性多孔团聚体和亲水性多孔团聚体中的电导性颗粒的平均粒径在30-300nm范围内，所述这些网状结构互补性缠绕，且亲水性路径和疏水性路径是分离的。

2.权利要求1的扩散电极，其中所述疏水性多孔团聚体中的疏水性粘结剂树脂是聚四氟乙烯PTFE，全氟代烷氧基烷烃PFA，氟化乙烯-丙烯FEP共聚物，或其混合物。

3.权利要求1的扩散电极，其中所述疏水性多孔团聚体中的疏水性粘结剂树脂的含量为20～80％重量。

4.权利要求1的扩散电极，其中所述疏水性多孔团聚体中的电导性颗粒为球形或针状碳粉。

5.权利要求4的扩散电极，其中所述疏水性多孔团聚体中的碳粉的平均粒径为30～300nm。

6.权利要求1的扩散电极，其中所述亲水性多孔团聚体中的电导性颗粒为球形或针状碳粉。

7.权利要求6的扩散电极，其中所述亲水性多孔团聚体中的碳粉的平均粒径为30～300nm。

8.权利要求1的扩散电极，其中所述疏水性多孔团聚体与所述亲水性多孔团聚体的重量比为10:90到90:10。

9.一种用于燃料电池的电极，包括：

催化剂层；及

根据权利要求1至8中任一项的扩散电极。

10.一种燃料电池，包括：

含有催化剂层和扩散层的阴极；

含有催化剂层和扩散层的阳极；及

插在所述阴极与阳极之间的电解质薄膜，

其中所述阴极扩散层和阳极扩散层中至少有一个是根据权利要求1至8中任一项的扩散电极。

11.一种制造权利要求1的用于燃料电池的扩散电极的方法，包括：

混合电导性颗粒、疏水性粘结剂树脂和溶剂，并干燥，并且热处理所干燥的产物，制得电导性颗粒与疏水性粘结剂树脂的复合物粉末；

混合该复合物粉末、电导性颗粒和溶剂，制得扩散电极浆料；和

将该浆料涂布在衬底上，然后干燥和热处理所涂布的浆料。