CN112701299A - 一种燃料电池的气体扩散层及其制备方法与用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池的气体扩散层及其制备方法与用途。所述气体扩散层包括支撑层、微孔层和流变层，所述流变层具有导电性，所述支撑层位于中间，所述微孔层和流变层分别位于所述支撑层相对的两侧。本发明所述燃料电池气体扩散层的流变层在气体扩散层与双极板接触区域形成接触面，增加了气体扩散层与双极板的导电接触点，降低了两界面的接触电阻，提高了燃料电池膜电极的功率密度，改善了燃料电池的输出性能。

Description

一种燃料电池的气体扩散层及其制备方法与用途
技术领域
本发明属于燃料电池领域，涉及一种燃料电池的气体扩散层及其制备方法与用途。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种能量转换装置。它按照原电池的工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能。具有高效、环境友好、噪声低、可靠性高等优点，被认为是实现未来汽车工业可持续发展的重要方向之一。燃料电池的核心部件膜电极是由质子交换膜、催化层以及气体扩散层通过热压工艺制备而成。
气体扩散层的主要功能是提供机械支撑、排出反应生成的水、导通电流。性能优异的气体扩散层应具有一定的机械强度、收集阳极产生的电流、为阴极输送电子、较低的接触电阻、高孔隙率、适宜的孔分布、良好的化学稳定性和良好的导热性能。
气体扩散层与双极板界面接触电阻对质子交换膜燃料电池的电学性能有着重要影响。接触电阻与两界面接触的松紧(距离)、材料、几何形状、接触界面状态等有关。在组装过程中，螺栓夹紧力的大小会影响双极板和气体扩散层之间接触的松紧(距离)，螺栓夹紧力的不足使得燃料电池界面接触电阻增加，整体性能下降；螺栓夹紧力的增加，有利于减小双极板与气体扩散层之间的接触电阻，提高燃料电池的性能，但是夹紧力的增加，将使气体扩散层的孔隙率减小，从而增加了气体扩散阻力，影响燃料电池整体性能。石墨双极板和气体扩散层之间的表面接触电阻较大主要来源于接触的不理想，即界面上导电的接触点少，因此降低石墨双极板和气体扩散层的接触电阻应设法加强界面接触，也就是从材料、几何形状、接触界面状态等方面降低接触电阻。
CN100423338A公开了一种低温燃料电池用气体扩散层及其制备方法；气体扩散层由基底层和微孔层组成，所述微孔层由二种或二种以上导电碳材料混合而成。低温燃料电池用气体扩散层的制备方法为：按比例取二种或二种以上导电碳材料均匀混合成复合导电材料，将该复合导电材料与憎水剂在溶剂中分散均匀，形成浆料；将此浆料均匀的制备到经过憎水处理的多孔导电基底的一侧或两侧；最后经过热处理形成气体扩散层。该文献在微孔层的热处理过程中，易于形成较大面积包裹的绝缘区域，降低了扩散层局部的导电性与透气性能。
CN103828105A公开了一种气体扩散层，其包含微孔层和由含碳材料组成的基底，其中可通过以下方法获得所述气体扩散层，所述方法包括如下步骤：i)分散含有如下物质的混合物：具有最大200m2/g的BET表面积的碳黑、具有至少200m2/g的BET表面积和最大25nm的平均外径(d50)的碳纳米管和分散介质，其中使用的剪切速度为至少1000秒-1和/或使得在产生的分散体中，所有碳纳米管的至少90％具有最大25μm的平均凝聚尺寸，ii)将步骤i)产生的分散体施加到所述基底至少一侧的至少一部分上，和iii)对步骤ii)中施加的分散体进行干燥。使用导电粉末制备而成的气体扩散层，孔隙率和平均孔径小，不利于反应气体和水蒸气的传输。
现有技术的气体扩散层与双极板接触的面为仅做疏水处理的支撑层，支撑层为网状结构，与双极板接触为点接触或线接触，即导电的接触点较少，两界面的接触电阻较高。
因此，如何增加燃料电池气体扩散层与双极板的导电接触点，改善两界面的接触材料、几何形状、接触界面状态，降低两界面的接触电阻，是亟待解决的一项技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池的气体扩散层及其制备方法与用途。本发明所提供的气体扩散层中包括具有导电性的流变层，增加了气体扩散层与双极板的导电接触点，降低了两界面的接触电阻，提高了燃料电池膜电极的功率密度，改善了燃料电池的输出性能。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种燃料电池的气体扩散层，所述气体扩散层包括支撑层、微孔层和流变层，所述流变层具有导电性，所述支撑层位于中间，所述微孔层和流变层分别位于所述支撑层相对的两侧。
本发明中，所述微孔层位于支撑层经过憎水处理的一侧。
在与双极板接触的气体扩散层的一侧添加具有流变性和导电性的材料，形成具有流变层的气体扩散层。燃料电池工作温度略低于流变层的玻璃化转变温度，在质子交换膜燃料电池工作的温度下，流变层材料形态介于固体与液体之间，且在网状架桥仅形变而未断裂的情况之下，流变层材料在气体扩散层与双极板接触区域形成接触面，增加了气体扩散层与双极板的导电接触点，降低了两界面的接触电阻，提高了燃料电池膜电极的功率密度，改善了燃料电池的输出性能。
优选地，所述支撑层包括多孔碳纸和/或碳布。
优选地，所述流变层包括导电聚合物。
本发明中，导电聚合物除了导电性外，还有良好的流变性，燃料电池工作温度略低于流变层的玻璃化转变温度，在质子交换膜燃料电池工作的温度下，流变层材料形态介于固体与液体之间，且在网状架桥仅形变而未断裂的情况之下，流变层材料在气体扩散层与双极板接触区域形成接触面，增加了气体扩散层与双极板的导电接触点，降低了两界面的接触电阻，提高了燃料电池膜电极的功率密度，改善了燃料电池的输出性能。
优选地，所述导电聚合物的玻璃化转变温度比质子交换膜燃料电池工作温度高10～40℃，例如10℃、20℃、30℃或40℃等。
优选地，所述导电聚合物的担载量为每平方厘米支撑层上含有导电聚合物0.1～2mg，例如0.1mg、0.2mg、0.3mg、0.4mg、0.5mg、0.6mg、0.7mg、0.8mg、0.9mg、1mg、1.1mg、1.2mg、1.3mg、1.4mg、1.5mg、1.6mg、1.7mg、1.8mg、1.9mg或2mg等。
优选地，所述导电聚合物包括聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚亚苯基、聚对苯硫醚、聚苯乙炔、聚苯胺或热解聚丙烯腈中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述导电聚合物还包括掺杂剂。
本发明中，导电聚合物中加入掺杂剂，所述导电聚合物本征态是处于半导体态或绝缘体态的，进行掺杂后可以转变为导电态。
优选地，所述掺杂剂包括五氟化砷、六氟化锑、碘、溴、三氯化铁、四氯化锡、苯磺酸、甲苯磺酸钠、铁氰化钾、亚铁氰化钾、硝酸、草酸、高氯酸或高氯酸锂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述掺杂剂的掺杂量为0.01～2％，例如0.01％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％等。本发明中，所述掺杂剂的掺杂量是指掺杂剂占导电聚合物的重量占比，即导电聚合物的重量为100％。
掺杂量过小，纯导电聚合物的导电性能不好；掺杂量过大，电极表面过粗糙，增加两界面的接触电阻。
优选地，所述微孔层包括导电碳材料、憎水剂、溶剂和分散剂。
优选地，所述导电碳材料的担载量为每平方厘米支撑层上含有导电碳材料0.1～6mg，例如0.1mg、0.5mg、1mg、1.5mg、2mg、2.5mg、3mg、3.5mg、4mg、4.5mg、5mg、5.5mg或6mg等。
优选地，所述憎水剂的担载量为憎水剂和导电碳材料总质量的5～60％，例如5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％或60％等。
优选地，所述碳材料包括导电碳黑、活性碳、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纤维、碳微球或石墨粉中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述憎水剂包括聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物或四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚的共聚物中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述溶剂包括水。
优选地，所述分散剂包括有机溶剂和/或有机分散剂。
优选地，所述有机溶剂的沸点低于200℃，例如195℃、190℃、185℃或180℃等。
优选地，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丁二醇、丙三醇、丙酮或乙醚中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述有机分散剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、直链烷基苯磺酸盐或十二烷基琥珀酸中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的气体扩散层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将导电聚合物沉积在支撑层上，烧结，得到具有流变层的支撑层；
(2)将分散剂和溶剂进行一次混合，得到分散剂溶液，将所述分散剂溶液和导电碳材料进行二次混合，得到导电碳材料悬浮液，将憎水剂加入所述导电碳材料悬浮液中，得到微孔层浆料；
(3)将步骤(2)所述微孔层浆料涂覆于步骤(1)所述具有流变层的支撑层一侧，烧结，得到所述气体扩散层。
采用上述制备方法得到的气体扩散层，其流变层在气体扩散层与双极板接触区域形成接触面，增加了气体扩散层与双极板的导电接触点，降低了两界面的接触电阻，提高了燃料电池膜电极的功率密度，改善了燃料电池的输出性能。
气体扩散层的支撑层为结构异型的多孔质薄层结构，使用沉积法可使导电聚合物均匀沉积；通过控制工艺条件可以精确控制沉积层的厚度、化学组成和结构等；同时该方法适合于工业化大生产，设备投资少、工艺简单、操作容易。
制备微孔层浆料过程中，先把分散剂完全溶解在溶剂中得到分散剂溶液；由于导电碳材料的极性原因，需要依靠完全分散在溶液中的分散剂改变导电碳材料的表面极性，使其均匀分散在溶液中，得到导电碳材料悬浮液；在将憎水剂加入导电碳材料悬浮液中，得到微孔层浆料。多次混合提高了微孔层中憎水剂和导电碳材料的均匀分散程度。
优选地，步骤(1)所述沉积的方法包括电化学合成方法。
优选地，所述电化学合成方法中工作电极为支撑层。
优选地，所述电化学合成方法中辅助电极为不锈钢金属板和/或铂电极。
优选地，所述电化学合成方法中参比电极为饱和甘汞电极和/或银/氯化银电极。
优选地，所述电化学合成方法中使用包含导电聚合物的电解液。
优选地，在进行电化学合成之前，先在所述包含导电聚合物的电解液中通入氮气。
优选地，所述通入氮气的时间为0.5h～2h，例如0.5h、1h、1.5h或2h等。
优选地，所述电化学合成方法中电压范围为0.5V～3V，例如0.5V、1V、1.5V、2V、2.5V或3V等。
优选地，所述电化学合成方法中合成时间为30s～300s，例如30s、50s、80s、100s、150s、200s、250s或300s等。
优选地，所述电化学合成方法中反应温度为5℃～30℃，例如5℃、10℃、15℃、20℃、25℃或30℃等。
优选地，步骤(1)所述烧结的温度为600℃～1000℃，例如600℃、700℃、800℃、900℃或1000℃等。
优选地，步骤(1)所述烧结的时间为30min～5h，例如30min、1h、2h、3h、4h或5h等。
优选地，所述烧结的气氛中的气体包括空气、氮气或氩气中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(1)所述烧结前，先进行清洗和干燥处理。
优选地，所述清洗的次数为3次～5次，例如3次、4次或5次等。
优选地，所述干燥的温度为80℃～110℃，例如80℃、90℃、100℃或110℃等。
优选地，所述干燥的时间为30min～5h，例如30min、1h、2h、3h、4h或5h等。
优选地，步骤(3)所述涂覆的方法包括刮涂、喷涂、刷涂、印涂、丝网印刷或抽滤中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(3)所述烧结前先进行干燥。
优选地，所述干燥的温度为80℃～110℃，例如80℃、90℃、100℃或110℃等。
优选地，步骤(3)所述烧结的温度为300℃～400℃，例如300℃、320℃、350℃、380℃或400℃等。
优选地，步骤(3)所述烧结的时间为30min～5h，例如30min、1h、2h、3h、4h或5h等。
优选地，步骤(3)所述烧结的气氛中的气体包括空气、氮气或氩气中的任意一种或至少两种的组合。
作为优选的技术方案，所述气体扩散层的制备方法包括以下步骤：
(1)在三电极系统中，以支撑层为工作电极，以不锈钢金属板和/或铂电极为辅助电极，以饱和甘汞电极和/或银/氯化银电极为参比电极，使用包含导电聚合物的电解液，在0.5V～3V的电压范围下，以5℃～30℃的反应温度，合成30s～300s，随后用去离子水将支撑层清洗3～5遍，以80℃～110℃的温度干燥30min～5h，在氮气气氛下，以600℃～1000℃的温度煅烧30min～5h，得到具有流变层的支撑层；(2)将分散剂和溶剂进行一次混合，得到分散剂溶液，将所述分散剂溶液和导电碳材料进行二次混合，得到导电碳材料悬浮液，将憎水剂加入所述导电碳材料悬浮液中，得到微孔层浆料；
(3)将步骤(2)所述微孔层浆料涂覆于步骤(1)所述具有流变层的支撑层的一侧，以80℃～110℃的温度进行干燥，再在氮气气氛中以300℃～400℃的烧结温度烧结30min～5h，得到气体扩散层；
其中，步骤(3)所述涂覆的方法包括刮涂、喷涂、刷涂、印涂、丝网印刷或抽滤中的任意一种或至少两种的组合。
第三方面，本发明还提供一种燃料电池，所述燃料电池包括第一方面所述的气体扩散层。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明所述燃料电池气体扩散层的流变层在气体扩散层与双极板接触区域形成接触面，增加了气体扩散层与双极板的导电接触点，降低了两界面的接触电阻，提高了燃料电池膜电极的功率密度，改善了燃料电池的输出性能。所述燃料电池在0.6V时功率密度可达1005mW/cm2～1280mW/cm2。
附图说明
图1为由实施例1与对比例1提供的气体扩散层组装成的燃料电池，测试得到的燃料电池的极化曲线对比图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种燃料电池的气体扩散层，所述扩散层包括支撑层、微孔层和流变层，所述流变层具有导电性，所述支撑层位于中间，所述微孔层和流变层分别位于所述支撑层的对侧。
所述气体扩散层的制备方法如下：
(1)在三电极系统中，以多孔碳布支撑层为工作电极，以不锈钢金属板为辅助电极，以饱和甘汞电极为参比电极，使用包含吡咯单体的电解液，在0.8V的电压下，在20℃的反应温度，合成110s，将导电聚合物沉积在支撑层上，用去离子水清洗3遍，以100℃的温度干燥1小时；在氮气气氛下，以750℃的温度煅烧2小时得到具有流变层的支撑层；
其中电解液是由吡咯单体、掺杂量为0.1％的甲苯磺酸钠、高氯酸锂、碳酸钠和碳酸氢钠组成的水溶液；
(2)将十二烷基硫酸钠、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯钠加入蒸馏水中，以50Hz的搅拌速率机械搅拌2小时，形成均匀的分散剂浓度为0.5wt％的分散剂水溶液；将活性碳和碳纳米管加入上述分散剂水溶液中，以50Hz的搅拌速率搅拌20min，得到导电碳材料悬浮液；将聚四氟乙烯乳液加入上述导电碳材料悬浮液中，超声分散1min，形成憎水剂浓度为20wt％的微孔层浆料；
(3)将所述微孔层浆料通过刮涂与喷涂结合的方式至经过憎水处理的支撑层的一侧，先置于105℃烘箱中加热1小时并称重，然后重复该步骤直到导电碳材料的担载量达到1.5mg/cm2，同时憎水剂的担载量达到憎水剂和导电碳材料总质量的40％，再置于充氮气烘箱中，在400℃温度下烧结2小时得到气体扩散层。
实施例2
本实施例提供一种燃料电池的气体扩散层，所述扩散层包括支撑层、微孔层和流变层，所述流变层具有导电性，所述支撑层位于中间，所述微孔层和流变层分别位于所述支撑层的对侧。
所述气体扩散层的制备方法如下：
(1)在三电极系统中，以多孔碳纸支撑层为工作电极，以铂电极为辅助电极，以饱和甘汞电极为参比电极，使用包含苯胺混合物的电解液，在1V～3V的电压扫描范围下，以50mV/s的扫描速率和15℃的反应温度，扫描100s，将导电聚合物沉积在支撑层上，用去离子水清洗5遍，以80℃的温度真空干燥2小时；在氮气气氛下，以900℃的温度煅烧3小时，得到具有流变层的支撑层；
其中电解液是由苯胺和掺杂量为1.5％高氯酸组成的水溶液；
(2)将聚乙烯吡咯烷酮加入去离子水中，机械搅拌1小时，形成均匀的分散剂浓度为0.1wt％的分散剂水溶液；将导电碳黑加入上述分散剂水溶液中，以150Hz的搅拌速率搅拌10min，得到导电碳材料悬浮液；将聚四氟乙烯乳液加入上述导电碳材料悬浮液中，搅拌1min，超声分散30min，形成憎水剂浓度为1wt％的微孔层浆料；
(3)将所述微孔层浆料通过丝网印刷的方式涂覆于经过憎水处理的支撑层的一侧，先置于100℃烘箱中加热2小时并称重，然后重复该步骤直到导电碳材料的担载量达到0.1mg/cm2，同时憎水剂的担载量达到憎水剂和导电碳材料总质量的60％，再置于充氮气烘箱中，在350℃温度下烧结4小时得到气体扩散层。
实施例3
本实施例与实施例1的区别为，本实施例中的支撑层为多孔碳纸。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例4
本实施例与实施例1的区别为甲苯磺酸钠的掺杂量为0.05％。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例5
本实施例与实施例1的区别为甲苯磺酸钠的掺杂量为0.2％。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例6
本实施例与实施例1的区别为甲苯磺酸钠的掺杂量为3％。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例7
本实施例与实施例1的区别为，本实施例的聚吡咯不掺杂甲苯磺酸钠。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
对比例1
本对比例与实施例1的区别为所述气体扩散层中不包括流变层，仅有支撑层和微孔层。
制备过程中，不进行步骤(1)中的任何操作。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
图1为实施例1与对比例1所提供的燃料电池的极化曲线图，从图中可知，实施例1的电压值和功率密度在不同电流密度下远远低于对比例1的电压值和功率密度，由此可知，气体扩散层中没有流变层时，其制备得到的燃料电池的功率密度较低，严重影响了燃料电池的输出性能。
以实施例1-7与对比例1所提供的气体扩散层为燃料电池的气体扩散层，支撑层选用SGL的28AA，催化剂选用庄信的HISPEC 13100，质子交换膜选用杜邦的Nafion 211，将催化剂、异丙醇、去离子水和全氟磺酸型聚合物溶液按一定比例混合，制成催化剂浆液，涂敷在质子交换膜上，阴极铂载量为0.3mg/cm2，阳极铂载量为0.1mg/cm2，组装成单电池，进行极化曲线测试。其结果如表1所示。
表1为实施例1-7与对比例1所提供燃料电池的在电压为0.6V时的功率密度的结果。
表1
功率密度(mW/cm<sup>2</sup>)
实施例1 1200
实施例2 1250
实施例3 1150
实施例4 1180
实施例5 1280
实施例6 1005
实施例7 1010
对比例1 1000
从实施例1-7的数据结果可知，本发明所提供的燃料电池，其功率密度较大，0.6V时功率密度可达1005mW/cm2～1280mW/cm2。
从实施例1与实施例6的数据结果可知，流变层中的掺杂剂量过大时会导致流变层表面较粗糙，两界面的接触电阻变大，在相同的电压下功率密度降低。
从实施例1与实施例7的数据结果可知，流变层的导电聚合物中不进行任何掺杂时，导电性能变差。
从实施例1与对比例1的数据结果可知，所述气体扩散层中没有流变层时，，其制备得到的燃料电池的功率密度较低，严重影响了燃料电池的输出性能。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池的气体扩散层，其特征在于，所述气体扩散层包括支撑层、微孔层和流变层，所述流变层具有导电性，所述支撑层位于中间，所述微孔层和流变层分别位于所述支撑层相对的两侧。
2.根据权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述支撑层包括多孔碳纸和/或碳布。
3.根据权利要求1或2所述的气体扩散层，其特征在于，所述流变层包括导电聚合物；
优选地，所述导电聚合物的担载量为每平方厘米支撑层上含有导电聚合物0.1～2mg；
优选地，所述导电聚合物包括聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚亚苯基、聚对苯硫醚、聚苯乙炔、聚苯胺或热解聚丙烯腈中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述导电聚合物还包括掺杂剂；
优选地，所述掺杂剂包括五氟化砷、六氟化锑、碘、溴、三氯化铁、四氯化锡、苯磺酸、甲苯磺酸钠、铁氰化钾、亚铁氰化钾、硝酸、草酸、高氯酸或高氯酸锂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述掺杂剂的掺杂量为0.01～2％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的气体扩散层，其特征在于，所述微孔层包括导电碳材料、憎水剂、溶剂和分散剂；
优选地，所述导电碳材料的担载量为每平方厘米支撑层上含有导电碳材料0.1～6mg；
优选地，所述憎水剂的担载量为憎水剂和导电碳材料总质量的5～60％；
优选地，所述导电碳材料包括导电碳黑、活性碳、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纤维、碳微球或石墨粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述憎水剂包括聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物或四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚的共聚物中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述溶剂包括水；
优选地，所述分散剂包括有机溶剂和/或有机分散剂；
优选地，所述有机溶剂的沸点低于200℃；
优选地，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丁二醇、丙三醇、丙酮或乙醚中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述有机分散剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、直链烷基苯磺酸盐或十二烷基琥珀酸中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将导电聚合物沉积在支撑层上，烧结，得到具有流变层的支撑层；
(2)将分散剂和溶剂进行一次混合，得到分散剂溶液，将所述分散剂溶液和导电碳材料进行二次混合，得到导电碳材料悬浮液，将憎水剂加入所述导电碳材料悬浮液中，得到微孔层浆料；
(3)将步骤(2)所述微孔层浆料涂覆于步骤(1)所述具有流变层的支撑层一侧，烧结，得到所述气体扩散层。
6.根据权利要求5所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述沉积的方法包括电化学合成方法；
优选地，所述电化学合成方法中工作电极为支撑层；
优选地，所述电化学合成方法中辅助电极为不锈钢金属板和/或铂电极；
优选地，所述电化学合成方法中参比电极为饱和甘汞电极和/或银/氯化银电极；
优选地，所述电化学合成方法中使用包含导电聚合物的电解液；
优选地，在进行电化学合成之前，先在所述包含导电聚合物的电解液中通入氮气；
优选地，所述通入氮气的时间为0.5h～2h；优选地，所述电化学合成方法中电压范围为0.5V～3V；
优选地，所述电化学合成方法中合成时间为30s～300s；
优选地，所述电化学合成方法中反应温度为5℃～30℃。
7.根据权利要求5或6所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述烧结的温度为600℃～1000℃；
优选地，步骤(1)所述烧结的时间为30min～5h；
优选地，所述烧结的气氛中的气体包括空气、氮气或氩气中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述烧结前，先进行清洗和干燥处理；
优选地，所述清洗的次数为3次～5次；
优选地，所述干燥的温度为80℃～110℃；
优选地，所述干燥的时间为30min～5h。
8.根据权利要求5-7任一项所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述涂覆的方法包括刮涂、喷涂、刷涂、印涂、丝网印刷或抽滤中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(3)所述烧结前先进行干燥；
优选地，所述干燥的温度为80℃～110℃；
优选地，步骤(3)所述烧结的温度为300℃～400℃；
优选地，步骤(3)所述烧结的时间为30min～5h；
优选地，步骤(3)所述烧结的气氛中的气体包括空气、氮气或氩气中的任意一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求5-8任一项所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)在三电极系统中，以支撑层为工作电极，以不锈钢金属板和/或铂电极为辅助电极，以饱和甘汞电极和/或银/氯化银电极为参比电极，使用包含导电聚合物的电解液，在0.5V～3V的电压范围下，以5℃～30℃的反应温度，合成30s～300s，随后用去离子水将支撑层清洗3～5遍，以80℃～110℃的温度干燥30min～5h，在氮气气氛下，以600℃～1000℃的温度煅烧30min～5h，得到具有流变层的支撑层；
(2)将分散剂和溶剂进行一次混合，得到分散剂溶液，将所述分散剂溶液和导电碳材料进行二次混合，得到导电碳材料悬浮液，将憎水剂加入所述导电碳材料悬浮液中，得到微孔层浆料；
(3)将步骤(2)所述微孔层浆料涂覆于步骤(1)所述具有流变层的支撑层的一侧，以80℃～110℃的温度进行干燥，再在氮气气氛中以300℃～400℃的烧结温度烧结30min～5h，得到气体扩散层；
其中，步骤(3)所述涂覆的方法包括刮涂、喷涂、刷涂、印涂、丝网印刷或抽滤中的任意一种或至少两种的组合。
10.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括如权利要求1-4任一项所述的气体扩散层。
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