CN101471443A

CN101471443A - 一种燃料电池气体扩散层、电极、膜电极组件、电堆及其制备方法

Info

Publication number: CN101471443A
Application number: CNA2008103002431A
Authority: CN
Inventors: 李志民; 肖钢; 侯晓峰
Original assignee: Hanergy Technology Co Ltd
Current assignee: Hanergy Technology Co Ltd
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-07-01

Abstract

本发明公开了一种燃料电池气体扩散层、电极、膜电极组件、电堆及其制备方法。所述的气体扩散层包括多孔基层1，位于多孔基层1上的预处理层2以及位于预处理层2上的气体扩散亚层3；通过将导电碳材料或纳米碳与低分子醇以及粘结剂混合均匀后进行涂布分别形成上述各层；以及采用上述气体扩散层的电极、膜电极组件和电堆。本发明对碳粉整平层的结构进行了调整，将传统的单层结构变为多层结构，形成梯度孔结构，可以更好的进行膜电极的水管理和传质传热。

Description

一种燃料电池气体扩散层、电极、膜电极组件、电堆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种燃料电池，具体的讲涉及一种燃料电池气体扩散层、电极、膜电极组件、电堆及其制备方法。

背景技术

在当今能源日益紧缺、污染日益严重的形势下，如何能找到替代能源或找到更为清洁高效的能量转化方式，成为人们日益关注的焦点。而燃料电池是一种清洁、高效、无噪声的发电系统，是二十一世纪最有前途的发电装置。质子交换膜燃料电池是利用固体高分子膜作为质子传递材料的燃料电池，具有启动时间短，能量转化率高，无污染，携带方便的优点，由于其不经过燃料燃烧推动热机进行发电，所以不受卡诺循环的限制；另外，其通过催化作用将化学能直接转化为电能，避免了燃料燃烧引起的废气废渣等副产物，反应的最终产物是没有污染的纯水。

质子交换膜燃料电池由电堆和控制系统组成，电堆由端板、双极板、膜电极和拉杆等组成，作为核心元件的膜电极(Membrane Electrode Assembly MEA)的性能直接决定整个电源的性能，是燃料电池的心脏。

MEA传统工艺是在作为支撑材料的碳纸上涂布一层气体扩散亚层，即碳粉整平层，然后再涂布作为反应的主要场所的催化剂层，质子膜两侧各用一片催化剂层的电极在热压后即成为膜电极。

中国专利CN1222065C公开了一种整平层碳粉吸油值大于催化剂层载体碳的吸油值的结构，使电池在低温下能够很好的解决性能不稳电压下降的问题，但是没有涉及大电流下的性能曲线，如果出现瞬时大电流，很难保证电池能够稳定的工作。而且粒度很细的碳粉直接过渡到多孔的碳纸，孔径变化大，不能形成梯度结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池气体扩散层及其制备方法，其具有梯度孔结构，可以更好的进行膜电极的水管理和传质传热。

本发明的另一目的是提供一种使用上述燃料电池气体扩散层的电极。本发明的另一目的是提供一种使用上述燃料电池气体扩散层的膜电极组件及其制备方法。

本发明的另一目的是提供一种应用了上述燃料电池气体扩散层的电堆。

其具体技术方案如下：一种燃料电池气体扩散层，包括多孔基层，位于多孔基层上的预处理层以及位于预处理层上的气体扩散亚层。

所述的多孔基层的孔径为大于25μm，所述的气体扩散亚层的孔径为小于10μm。

所述的多孔基层由具有气体扩散作用的物质构成，可以是碳纸、碳布或泡沫镍等。

碳粉整平层处于催化剂层和采电板的中间，是电子向外传输的通道，所以要求其具有优越的导电性，本发明所述的预处理层由导电碳材料构成，可以是碳粉、石墨、富勒烯(C60)、碳黑、乙炔黑、活性碳或其混合物，优选微晶石墨，其厚度为5～25μm。

微晶石墨是由微小的天然石墨晶体构成的致密状集合体，有金属光泽，化学性能稳定，耐高温，耐酸碱，耐腐蚀，防氧化，由于其石墨结构具有很好的导电导热性能，是理想的电极材料。微晶石墨的粒径一般在1祄以上，但是其单独用于燃料电池的碳粉整平层时，由于其比表面积同高分散(150～200m²/g)的催化剂载体颗粒相比稍小，而且微晶石墨形成整平层后其空隙较大，这样不利于和催化剂层形成，导致对反应生成的水的动力学排出不利。

所述的气体扩散亚层由纳米碳构成，可以是碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米颗粒或其混合物，其厚度为5～10μm。

本发明中，采用预处理层和气体扩散亚层作为碳粉整平层，增强了气体的扩散性，使反应中的气体传输到本界面后可以均匀的分布；均匀催化剂层的底层，修饰碳纸疏松多孔的表面，使催化剂层涂敷在平整的底层上，既节省了催化剂的用量，又形成了致密均匀的催化剂层，使电极反应的均匀性得到保证。

一种燃料电池气体扩散层的制备方法，包括以下步骤：

1)向导电碳材料中加入低分子醇，搅拌均匀后，加入粘结剂，在3～10℃下冷却20～60min，将冷却后的混合溶液涂布到多孔基层上，形成预处理层；

2)向纳米碳中加入低分子醇，搅拌均匀后，加入粘结剂，在3～10℃下冷却20～60min，将冷却后的混合溶液涂布到步骤1)的预处理层上，形成气体扩散亚层，即制得气体扩散层。

本发明为更好的进行膜电极的水管理和传质传热，对碳粉整平层的结构进行了调整，将传统的单层结构变为多层结构，所述的导电碳材料的平均粒径为0.5～10μm；所述的粘结剂具有一定的疏水和粘结作用，可以使获得的预处理层和气体扩散亚层具有连续的疏水结构，其可以是聚四氟乙烯(PTFE)或聚乙烯醇缩丁醛(PVB)；对于预处理层，所述的导电碳材料和粘结剂的质量比例为1.5～4：1，对于气体扩散亚层纳米碳和粘结剂的质量比为1～2.5：1，所述纳米碳分散度更高，即比表面积更大，其粒径为20～70nm。

所述的低分子醇可以是乙醇、乙二醇、二乙二醇、丙三醇、异丙醇或其混合物，沸点为50～250℃。

所述的涂布包括任何适合的涂布方式，可以是丝网印刷或喷涂。

一种燃料电池电极，包括气体扩散层和位于气体扩散层上的催化剂层，所述的气体扩散层包括多孔基层，位于多孔基层上的预处理层以及位于预处理层上的气体扩散亚层。

当由这种结构的整平层和催化剂层组成的电极工作时，能形成水、气体的尺寸从里向外从小到大的梯度通道，该通道使在催化剂层生成的液态水能够及时地迁移到此整平层并向外传输，通过碳纸进入流道，最终排出，这种调节效果在电极大电流下尤为明显。

由于气体扩散层的碳粉相对比表面积大，吸湿性强，因此在大电流下，在加湿气体中的水和反应生成的水量很大时，本发明的电极结构可使水的运动更加合理，过量的水会及时地排出到碳纸层而避免了阴极生成的水量过多而发生水淹现象。

燃料和氧化剂气体在进入碳纸层后，到达多层结构的气体扩散亚层，亚层的梯度分布导致气体更加均匀的透过并到达反应区域，使整个电极上气体的消耗、水的生成更加均匀，从而使膜电极在较大的电流下工作也有稳定的性能。

一种燃料电池膜电极组件，包括质子交换膜和位于质子交换膜两侧的催化剂层以及位于催化剂层两侧的具有不同尺寸的气体扩散层，所述的气体扩散层包括多孔基层，位于多孔基层上的预处理层以及位于预处理层上的气体扩散亚层；在气体扩散层的两端设有聚酯片，其通过高分子胶与气体扩散层以及质子交换膜之间进行固定。

所述气体扩散层在沿质子交换膜方向上和垂直于质子交换膜方向上的长度差和宽度差均为2～4mm，这样可以有效的防止质子交换膜因受到剪切力的影响而造成损坏。

所述的聚酯片可以是聚碳酸酯、聚丙烯酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种构成。

一种燃料电池膜电极组件的制备方法，包括：

采用涂有催化剂层的质子交换膜时，其主要步骤如下：将上述制得的气体扩散层裁剪成不同尺寸的两片，放置于涂有催化剂层的质子交换膜的两侧；在所述气体扩散层的两端设有聚酯片，所述的聚酯片与所述气体扩散层和质子交换膜之间通过高分子胶进行粘结，然后通过热压制得膜电极组件；

采用普通的质子交换膜时，其主要步骤如下：在上述制得的气体扩散层上涂布催化剂层制得电极，将电极裁剪成不同尺寸的两片，放置于质子交换膜的两侧；在所述电极的两端设有聚酯片，所述的聚酯片与所述电极和质子交换膜之间通过高分子胶进行粘结，然后通过热压制得膜电极组件。

所述的聚酯片与质子交换膜之间通过具有一定厚度的高分子胶进行粘结，且所述聚酯片的端部与所述质子交换膜的端部平齐，所述的高分子胶是一种热溶胶，具有较好的热塑性，优选为聚丙烯酸酯，所述的聚酯片和高分子胶的总厚度为100～250μm。

所述的聚酯片和气体扩散层或电极之间粘结所用的高分子胶优选为聚酰亚胺，更优选的是宽度为1～2mm的聚酰亚胺胶带，所述的粘结可以是在所述的聚酯片和气体扩散层或电极之间的接触面上，也可以是在所述的聚酯片和气体扩散层或电极之间的交接处，所述的胶带在所述的聚酯片和气体扩散层或电极之间平均分配，可以用于对膜电极组件进行密封，并起到了防水的作用。

将上述组件放置于热压机上，在130～145℃，4～6MPa下，热压30～90s，取出后用激光切割机在8～15mA的电流下，切割出所需的流道，制得膜电极组件。

一种燃料电池电堆，包括上述膜电极组件。

所述的燃料电池电堆还包括端板、采电板、带蛇形流道的碳板或金属双极板、拉杆等组装而成。

与现有技术相比，本发明的梯度孔结构，可以更好的进行膜电极的水管理和传质传热，具有防水保水功能，提高了催化剂层和质子膜的湿度或含水量，避免质子膜过干导致的质子传输困难而引起的电池性能下降；当电池在低加湿或小电流工作时，其保水性提高了催化剂层和质子膜的湿度或含水量，避免质子膜过干导致的质子传输困难而引起的电池性能下降。

本发明的电堆，其组件之间的载量相同且很小，工作时一致性好，水热管理较容易，尤其是在大电流下，不会造成水淹。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例的气体扩散层的结构示意图；

图2是根据本发明优选实施例的燃料电池电极结构示意图；

图3是根据本发明优选实施例的ME A结构示意图；

图4是根据图3中MEA的剖面示意图；

图5是根据本发明优选实施例的粘结结构示意图，表示所述的聚酯片和气体扩散层或电极之间的交接处的粘结结构；

图6是根据本发明优选实施例与对比例的燃料电池电堆的性能对比示意图；其中，A表示对比例，B表示实施例2，C表示实施例1，D表示实施例3。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步详细的说明，但不限于本实施例的内容。

实施例1

将16g平均粒径为0.5μm的碳粉，研磨后过325目筛网，放在真空干燥箱中，真空度0.08MPa，80℃恒温干燥4h后取出，加入150g1，2丙二醇，缓慢搅拌后超声波分散30分钟，再加入20g20wt％的PTFE乳液，在3℃条件下，搅拌冷却30分钟后，超声分散30分钟，然后用丝网涂布到20％疏水处理的碳纸表面，制得预处理层，碳粉载量阳极为0.6mg/cm²，阴极为0.8mg/cm²；

再取6g平均粒径为20nm的碳黑(Carbon公司，VulcanXC-72)，研磨后过325目筛网，放入真空度为0.08MPa的真空干燥箱中，80℃恒温干燥4h取出，加入100g1，2-丙二醇，缓慢搅拌后超声波分散30分钟，再加入30g20wt％的PTFE乳液，在5℃时，搅拌冷却30分钟后，超声分散30分钟，然后用丝网涂布到预处理层表面，在365℃进行干燥，制得气体扩散亚层，从而制得气体扩散层，VulcanXC-72的上载量阴阳极均为0.5mg/cm²，如图1所示。

将上述气体扩散层裁剪成尺寸不同的两片，其长度差和宽度差均为2mm；放置于双面附有催化剂层4的质子交换膜6的两侧，在气体扩散层的两端各用一片聚碳酸酯片5对其进行固定，所述的聚碳酸酯片5与气体扩散层之间的接触面通过聚酰亚胺粘结，与质子交换膜6之间通过聚丙烯酸酯粘结，所述的聚碳酸酯片5的端部与所述质子交换膜6的端部平齐，聚碳酸酯片5和聚丙烯酸酯的总厚度为100μm，将上述组件放置于热压机上，在140℃，5MPa下热压60s，取出后用激光切割机在8mA的电流下，切割出所需的流道，得到膜电极组件(MEA)，如图3和图4所示。

在上述MEA的两侧放置端板、采电板、带蛇形流道的碳板以及拉杆组装成燃料电池电堆，测试其性能，如图6所示。

实施例2

将14g平均粒径为10μm的微晶石墨粉，研磨后过325目筛网，放在真空度为0.08MPa的真空干燥箱中，在80℃下恒温干燥4h取出，加入120g1，2-丙二醇，缓慢搅拌后超声波分散30分钟，再加入17.5g20wt％的PTFE乳液，在5℃时，搅拌冷却60分钟后，超声分散30分钟，然后用丝网涂布到20％疏水处理的碳布表面，制得预处理层，微晶石墨粉载量阳极为0.8mg/cm²，阴极为1.0mg/cm²；

再取14g平均粒径为70nm的碳纳米管，研磨后过325目筛网，放入真空度为0.08MPa的真空干燥箱中，在82℃恒温干燥4h取出，加入120g1，2丙二醇，缓慢搅拌后超声波分散15分钟，再加入28g20wt％的PTFE乳液，在3℃时，搅拌冷却20分钟后，超声分散30分钟，然后用丝网涂布到预处理层表面，365℃干燥，制得气体扩散亚层，碳纳米管的上载量为阴阳极均为0.7mg/cm²；在气体扩散亚层表面涂布Pt/C催化剂层(阳极载量0.4mg/cm²，阴极载量0.7mg/cm²)，制得燃料电池电极，如图2所示。

将上述电极裁剪成尺寸不同的两片，分别为阴极和阳极，其长度和宽度差均为4mm；放置于质子交换膜6的两侧，在阴极和阳极的两端各用一片聚丙烯酸酯片5对其进行固定，所述的聚丙烯酸酯片5与预处理层1之间的交接处通过宽度为2mm的聚酰亚胺胶带7粘结，如图5所示，所述的胶带7平均分配在聚丙烯酸酯片5和预处理层1交接处的上表面上；所述的聚丙烯酸酯片5与质子交换膜之间通过聚丙烯酸酯粘结，所述的聚丙烯酸酯片5和聚丙烯酸酯的总厚度为250μm，所述的聚丙烯酸酯片5的端部与所述质子交换膜的端部平齐，将上述组件放置于热压机上，在130℃，6MPa下热压40s，取出后用激光切割机在10mA的电流下，切割出所需的流道通道，得到膜电极组件(MEA)，如图3或图4所示。

实施例3

将14g平均粒径为5μm的活性碳，研磨后过325目筛网，放在真空度0.08MPa的真空干燥箱中，在80℃下恒温干燥4h取出，加入150g乙醇，缓慢搅拌后超声波分散10分钟，再加入35g20wt％的PTFE乳液，在10？时，搅拌冷却25分钟后，超声分散30分钟，然后用丝网涂布到20％疏水处理的泡沫镍表面，制得预处理层，活性碳上载量阳极为0.7mg/cm²，阴极为0.9mg/cm²；

再取14g平均粒径为50nm的碳纳米纤维，研磨后过325目筛网，放入真空度0.03MPa的真空干燥箱中，在80℃下恒温干燥4h取出，加入200g乙醇，缓慢搅拌后超声波分散20分钟，再加入31g20wt％的PTFE乳液，在10℃时，搅拌冷却30分钟后，超声分散30分钟，然后用丝网涂布到预处理层表面，365℃干燥30min，制得气体扩散亚层，从而制得气体扩散层，碳纳米纤维的上载量为阴阳极均为0.6mg/cm²，如图1所示；

将上述气体扩散层裁剪成尺寸不同的两片，其长度和宽度差均为3mm；放置于双面附有催化剂层的质子交换膜6的两侧，在气体扩散层的两端各用一片聚对苯二甲酸乙二醇酯片5对其进行固定，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯片5与气体扩散层之间通过聚酰亚胺粘结，与所述的质子交换膜6之间通过聚丙烯酸酯粘结，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯片5和聚丙烯酸酯的总厚度为180μm，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯片5的端部与所述质子交换膜6的端部平齐；将上述组件放置于热压机上，在145℃，4MPa下热压80s，取出后用激光切割机在12mA的电流下，切割出所需的流道通道，得到膜电极组件(MEA)，如图3或图4所示。

实施例4

预处理层的制备方法同实施例1；

取6g平均粒径为60nm的碳纳米颗粒，研磨后过325目筛网，放入真空度0.01MPa的真空干燥箱中，在78℃下恒温干燥3h取出，加入200g异丙醇，缓慢搅拌后超声波分散20分钟，再加入30g20wt％的PVB溶液，在8℃时，搅拌冷却30分钟后，超声分散30分钟，然后用喷涂到预处理层表面，365℃干燥，制得气体扩散亚层，碳纳米颗粒的上载量为阴阳极均为0.6mg/cm²；在气体扩散亚层表面涂布Pt/C催化剂层(阳极载量0.4mg/cm²，阴极载量0.7mg/cm²)，制得燃料电池电极，如图2所示。

燃料电池膜电极以及电堆的制备方法同实施例2。

实施例5

将16g平均粒径为7μm的乙炔黑，研磨后过325目筛网，放在真空度0.03MPa的真空干燥箱中，在80℃下恒温干燥5h取出，加入150g乙二醇，缓慢搅拌后超声波分散15分钟，再加入20g20wt％的PTFE乳液，在8？时，搅拌冷却20分钟后，超声分散30分钟，然后用丝网涂布到20％疏水处理的碳纸表面，制得预处理层，乙炔黑上载量阳极为0.7mg/cm²，阴极为0.9mg/cm²，如图1所示；

气体扩散亚层、MEA以及电堆的制备方法同实施例1。

实施例6

将7.5g平均粒径为7μm的碳黑和富勒烯，研磨后过325目筛网，放在真空度0.03MPa的真空干燥箱中，在80℃下恒温干燥4h取出，加入150g二乙醇，缓慢搅拌后超声波分散15分钟，再加入25g20wt％的PTFE乳液，在5℃时，搅拌冷却20分钟后，超声分散30分钟，然后用丝网涂布到20％疏水处理的碳纸表面，制得预处理层，碳黑和富勒烯上载量阳极为0.7mg/cm²，阴极为0.9mg/cm²，如图1所示；

气体扩散亚层、MEA以及电堆的制备方法同实施例3。

对比例

取14gVulcanXC-72，研磨后过325目筛网，放入真空度0.2MPa的真空干燥箱中，在80℃恒温干燥4h取出，称量，加入200g1，2-丙二醇，缓慢搅拌后超声波分散30分钟，再加入30g20wt％的PTFE乳液，在玻璃棒缓慢搅拌冰水冷却条件下超声分散30分钟，然后用丝网涂布到碳纸表面，365℃干燥，制得气体扩散层，VulcanXC-72的上载量为阴极1.3mg/cm²，阳极1.5mg/cm²。

将上述气体扩散层裁剪成尺寸相同的两片，放置于双面附有催化剂层的质子交换膜的两侧，其两端各用一片聚碳酸酯片对其进行固定，所述的聚酯片与质子交换膜之间通过聚丙烯酸酯粘结，所述的聚碳酸酯片的端部与所述质子交换膜的端部平齐，将上述组件放置于热压机上，在140℃，5MPa下热压60s，取出后用激光切割机在8mA的电流下，切割出所需的流道通道，得到膜电极组件(MEA)。

Claims

【权利要求1】一种燃料电池气体扩散层，其特征在于所述的气体扩散层包括多孔基层，位于多孔基层上的预处理层以及位于预处理层上的气体扩散亚层。
【权利要求2】根据权利要求1所述的燃料电池气体扩散层，其特征在于所述的多孔基层的孔径为大于25μm，所述的气体扩散亚层的孔径为小于10μm。
【权利要求3】根据权利要求1所述的燃料电池气体扩散层，其特征在于所述的多孔基层由碳纸、碳布或泡沫镍构成。
【权利要求4】根据权利要求1所述的燃料电池气体扩散层，其特征在于所述的预处理层由导电碳材料构成，其厚度为5～25μm。
【权利要求5】根据权利要求4所述的燃料电池气体扩散层，其特征在于所述的导电碳材料为碳粉、石墨、富勒烯、碳黑、乙炔黑、活性碳中的一种或几种的混合物。
【权利要求6】根据权利要求5所述的燃料电池气体扩散层，其特征在于所述的导电碳材料为微晶石墨。
【权利要求7】根据权利要求1所述的燃料电池气体扩散层，其特征在于所述的气体扩散亚层由纳米碳构成，其厚度为5～10μm。
【权利要求8】根据权利要求7所述的燃料电池气体扩散层，其特征在于所述的纳米碳为碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米颗粒中的一种或几种的混合物。
【权利要求9】一种燃料电池气体扩散层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)向导电碳材料中加入低分子醇，搅拌均匀后，加入粘结剂，在3～10℃下冷却20～60min，将冷却后的混合溶液涂布到多孔基层上，形成预处理层；

2)向纳米碳中加入低分子醇，搅拌均匀后，加入粘结剂，在3～10℃下冷却20～60min，将冷却后的混合溶液涂布到步骤1)所述的预处理层上，形成气体扩散亚层。
【权利要求10】根据权利要求9所述的燃料电池气体扩散层的制备方法，其特征在于，所述纳米碳的粒径为20～70nm。
【权利要求11】根据权利要求9所述的燃料电池气体扩散层的制备方法，其特征在于所述的导电碳材料和粘结剂的质量比为1.5～4：1，所述的纳米碳和粘结剂的质量比为1～2.5：1。
【权利要求12】根据权利要求9所述的燃料电池气体扩散层的制备方法，其特征在于所述的粘结剂为聚四氟乙烯或聚乙烯醇缩丁醛。
【权利要求13】根据权利要求9所述的燃料电池气体扩散层的制备方法，其特征在于所述的低分子醇为乙醇、乙二醇、二乙二醇、丙三醇、异丙醇或其混合物。
【权利要求14】一种燃料电池电极，其特征在于包括所述的气体扩散层和位于气体扩散层上的催化剂层。
【权利要求15】一种燃料电池膜电极组件，其特征在于包括质子交换膜、位于质子交换膜两侧的催化剂层以及位于催化剂层两侧的所述具有不同尺寸的气体扩散层，在气体扩散层的两端设有聚酯片，所述的聚酯片通过高分子胶与气体扩散层以及质子交换膜之间进行粘结固定。
【权利要求16】根据权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其特征在于所述气体扩散层在沿质子交换膜方向上和垂直于质子交换膜方向上的长度差和宽度差均为2～4mm。
【权利要求17】根据权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其特征在于所述的聚酯片与气体扩散层之间进行粘结所用的高分子胶为聚酰亚胺，与质子交换膜之间所用的高分子胶为聚丙烯酸酯。
【权利要求18】根据权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其特征在于所述的聚酯片由聚碳酸酯、聚丙烯酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种材料构成。
【权利要求19】根据权利要求15所述的一种燃料电池膜电极组件的制备方法，其特征在于所述聚酯片的端部与所述质子交换膜的端部平齐，所述聚酯片和高分子胶的总厚度为100～250μm。
【权利要求20】一种燃料电池膜电极组件的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

将所述的气体扩散层裁剪成不同尺寸的两片，放置于涂有催化剂层的质子交换膜的两侧，在所述气体扩散层的两端分别放置聚酯片，所述的聚酯片通过高分子胶与质子交换膜以及气体扩散层之间进行粘结，然后通过热压制得膜电极组件；或，

在所述的气体扩散层上涂布催化剂层制得电极，将电极裁剪成不同尺寸的两片，放置于质子交换膜的两侧，在所述电极的两端分别放置聚酯片，所述的聚酯片通过高分子胶与质子交换膜以及电极之间进行粘结，然后通过热压制得膜电极组件。
【权利要求21】根据权利要求20所述的一种燃料电池膜电极组件的制备方法，其特征在于所述的粘结是在所述的聚酯片和气体扩散层或电极之间的接触面上，或在所述的聚酯片和气体扩散层或电极之间的交接处。
【权利要求22】根据权利要求21所述的一种燃料电池膜电极组件的制备方法，其特征在于所述的聚酯片与气体扩散层或电极之间的交接处通过聚酰亚胺胶带粘结，所述的胶带平均分配在聚酯片与气体扩散层或电极交接处的上表面上。
【权利要求23】一种应用了权利要求1所述气体扩散层的燃料电池电堆。