CN113241448A - 一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层及其制备方法 - Google Patents

一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层及其制备方法。该方法是先将导电炭黑、多壁碳纳米管、石墨片三种不同碳材料分别配制成浆料I、浆料II和浆料III；再将浆料I、浆料II、浆料III中的至少两种按照浆料III、浆料II及浆料I的先后顺序依次涂覆在疏水炭纸表面，进行干燥和热处理，得到梯度微孔层气体扩散层。该方法利用不同碳材料之间的几何特征差异来构建孔径结构梯度变化微孔层，同时可以进一步利用聚四氟乙烯浓度变化来构建梯度亲疏水结构，以获得亲疏水结构有序、孔隙分布渐变的梯度微孔气体扩散层，能够降低GDL的“水淹”概率，提升PEMFC最大功率和稳定性，为获得高效率、低成本、长寿命的PEMFC提供了可行的途径。

Description

一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种质子交换膜燃料电池气体扩散层，特别涉及一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层，还涉及其制备方法，属于燃料电池材料技术领域。
背景技术
质子交换膜燃料电池(PEMFC)被国内外大多数专家认为是解决新能源汽车的终极方案。而气体扩散层(GDL)是质子交换膜燃料电池的四大关键部件之一，目前占电堆总成本15％左右。GDL由碳纸基体和疏水层(MPL)组成，是一种“炭纤维/树脂炭/导电炭黑/疏水树脂/孔隙”等构成的复杂多相炭基复合材料，具有导电、导气、导热、导水、支撑催化层和质子交换膜、稳定电极等多重重要功能。
GDL的材料类型、亲疏水性影响PEMFCs性能。理想的GDL需要有合适的孔径分布和孔隙率，以保证反应气体的有效扩散和产物水的顺利排出。孔隙率梯度化分布是改善导水、导气，提高电化学反应效率的有效手段。目前，主要以添加造孔剂的方法来实现梯度孔隙的构建，梯度孔隙结构MPL在水、气管理方面的研究相对较少，且多集中于格子玻尔兹曼等数值模拟方法。除了孔隙率梯度化，PTFE的载量直接影响GDL疏水性以及PEMFCs的整体性能。水的运动行为取决于疏水表面和亲水表面的结构，疏水表面上的单个水分子表现出扩散行为，而在亲水表面上，随着时间的推移，水分子发生短暂的结合和聚集。因此改善GDL的疏水性可以增强GDL的输气排水功能，有效防止水淹现象的发生。
而在现有技术中还未见以多尺度碳材料逐级梯度均匀铺层构建梯度孔隙结构，结合PTFE含量的梯度化构建亲疏水结构有序、孔隙分布渐变的GDL的相关报道。
发明内容
针对现有技术中质子交换膜燃料电池的气体扩散层的设计存在的缺陷，本发明的第一个目的是在于提供一种具有逐级梯度孔隙结构，或者同时具有逐级梯度孔隙结构和有序梯度亲疏水结构的气体扩散层，该气体扩散层(GDL)可以明显增强输气排水功能，有效防止水淹现象，提升质子交换膜燃料电池的功率和稳定性，有利于获得高效率、低成本、长寿命的PEMFC。
本发明的第二个目的是在于提供一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层的制备方法，该方法利用不同碳材料的几何特征的差异来构建孔径结构梯度变化微孔层，同时可以进一步利用聚四氟乙烯(PTFE)浓度变化来构建梯度亲疏水结构，最终获得亲疏水结构有序、孔隙分布渐变的梯度微孔气体扩散层，能够降低GDL的“水淹”概率，提升最大功率和稳定性，为获得高效率、低成本、长寿命的PEMFC提供了可行的途径，且该方法操作简单，成本低，有利于大规模生产。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)将炭纸进行表面疏水处理，得到疏水炭纸；
2)将导电炭黑与聚四氟乙烯和水采用聚乙二醇辛基苯基醚水乳液分散均匀，得到浆料I；将多壁碳纳米管与聚四氟乙烯和水采用聚乙二醇辛基苯基醚水乳液分散均匀，得到浆料II；将石墨片与聚四氟乙烯和水采用聚乙二醇辛基苯基醚水乳液分散均匀，得到浆料III；
3)将浆料I、浆料II或浆料III中的至少两种浆料按照浆料III、浆料II及浆料I的先后顺序依次涂覆在疏水炭纸表面，且每涂覆一种浆料后，均进行干燥和热处理，得到双层或三层梯度微孔层气体扩散层。
根据现有公知常识，GDL的材料选择类型、疏水性和亲水性材料使用比例等均影响PEMFCs性能。而本发明申请技术方案的关键是在于利用不同碳材料颗粒之间存在几何特征的差异，如导电炭黑、多壁碳纳米管及石墨片三者是具有完全不同形貌的碳材料，材料之间堆积后孔隙结构完全不同，从而可以通过不同碳材料来构筑GDL中梯度变化的孔径结构，同时材料的疏水性与其表面含有的PTFE有关，因此可以进一步通过不同PTFE的载量来设计梯度疏水结构，通过构建双梯度GDL以实现改善导水、导气，提高电化学反应效率。
作为一个优选的方案，将炭纸置于聚四氟乙烯分散液中浸渍后，进行干燥和热处理，得到疏水炭纸。
作为一个较优选的方案，聚四氟乙烯分散液的浓度为5～20wt％。通过控制聚四氟乙烯分散液的浓度可以调节炭纸的亲疏水性，一般控制聚四氟乙烯分散液的最佳浓度为10wt％左右。
作为一个较优选的方案，步骤1)中，所述热处理的程序控制为：0～280℃，升温时间30～50min；280℃，保温时间20～40min；280～350℃，升温时间20～40min，350℃保温50～70min。
作为一个优选的方案，所述浆料I中导电炭黑、聚四氟乙烯和水的质量百分比含量分别为：4％、0.4～2％和36％。
作为一个优选的方案，所述浆料II中多壁碳纳米管、聚四氟乙烯和水的质量百分比含量分别为：4％、0.4～2％和50％。
作为一个优选的方案，所述浆料III中石墨烯片、聚四氟乙烯和水的质量百分比含量分别为：4％、0.4～2％和40％。
本发明技术方案的浆料I、浆料II或浆料III中分别含有导电炭黑、多壁碳纳米管和石墨片三种碳材料，涂覆过程按照浆料III、浆料II及浆料I的先后顺序依次涂覆在疏水炭纸表面，而导电炭黑、多壁碳纳米管、石墨片涂层内孔径分别主要集中在30nm～60nm、20nm～80nm、200nm～800nm范围内，且在MWCNTs和石墨片涂层中还存在部分1μm～12μm的大孔，炭纸基底层孔径主要在20μm～35μm之间，因此按照顺序涂覆，将三种含不同碳材料的涂层分层叠加并结合炭纸基底，可以实现GDL中由CL到双极板方向的孔径“渐变”式增大，得到带梯度孔径MPL的GDL。
作为一个优选的方案，浆料I、浆料II和浆料III中聚四氟乙烯的浓度依次递减。进一步优选，浆料I、浆料II和浆料III中聚四氟乙烯的浓度分别为1.25～2％，0.75～1.25％，0.4～0.75％。将三种不同聚四氟乙烯含量的涂层分层叠加并结合炭纸基底，可以实现GDL中疏水性到双极板方向“渐变”式减小，有利于降低GDL的“水淹”概率。
作为一个优选的方案，浆料I、浆料II和浆料III在疏水炭纸表面的涂覆量以疏水炭纸表面的总碳材料负载量为0.9～2.8mg/cm2计量。最优选的方案，浆料I、浆料II和浆料III在疏水炭纸表面的涂覆量以疏水炭纸表面的总碳材料负载量为1.6mg/cm2计量。
作为一个优选的方案，在制备双层梯度微孔层气体扩散层时，浆料I、浆料II和浆料III中的任意两种在疏水炭纸表面的涂覆量相同；在制备三层梯度微孔层气体扩散层时，浆料I、浆料II和浆料III在疏水炭纸表面的涂覆量相同。
作为一个优选的方案，所述热处理的程序控制为：0～280℃，升温时间30～50min；280℃，保温时间20～40min；280～350℃，升温时间20～40min，350℃保温50～70min。
本发明涉及的聚乙二醇辛基苯基醚水乳液Triton X-100为购买的常见商品试剂。
本发明还提供了一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层，其由所述的制备方法得到。
本发明提供的一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层的制备方法具体工艺步骤如下：
(1)疏水炭纸的制备：
取0.13～0.15mm厚的炭纸，裁切为6.5cm×12cm。炭纸在PTFE分散液(10wt％)中超声浸渍1min，取出干燥，将制备的样品置于氮气气氛管式炉当中热处理，升温程序为：从0℃升温至280℃，升温时间为40min，在280℃保温30min，从280℃升温至350℃，升温时间为30min，在350℃保温60min。
(2)微孔层(MPL)浆料的制备：
按一定的质量百分比称取某种碳材料(导电炭黑、MWCNTs或石墨片)、PTFE和水，用Triton X-100水乳液分散，超声30min并以90转/min的转搅拌2h混合均匀得到MPL浆料；
浆料I：Vulcan XC-72R导电炭黑、PTFE和水的质量百分比含量分别为4％，0.4～2％，36％；
浆料II：碳纳米管、PTFE和水的质量百分比含量分别为4％，0.4～2％，50％；
浆料III：石墨片、PTFE和水的质量百分比含量分别为4％，0.4～2％，40％；
(3)梯度微孔层气体扩散层的制备：
利用锂电刮刀将微孔层浆料涂覆至疏水炭纸表面，通过设置刮刀高度来调整浆料液膜厚度，干燥；刮刀高度为0.23～0.48mm，优选为0.3mm；碳材料在疏水炭纸表面的上载量为0.9～2.8mg/cm2，优选为1.6mg/cm2；样品置于管式炉氮气气氛中热处理，升温程序同疏水炭纸的制备；制备双层或三层梯度微孔层气体扩散层时，碳材料的总上载量不变，最优选为1.6mg/cm2；而各层MPL的碳材料上载量相同，根据碳材料颗粒大小，涂覆顺序按照浆料III、浆料II及浆料I的先后顺序依次涂覆在疏水炭纸表面；
双层MPL的GDL：MPL分二层涂覆；含导电炭黑、MWCNTs、石墨片等3种碳材料中的任意2种；将其中一种浆料涂覆至疏水炭纸表面，干燥并置于管式炉热处理后，将另一种浆料涂覆其表面并干燥热处理；
三层MPL的GDL：MPL分三层涂覆，浆料III涂覆至疏水炭纸表面后干燥热处理，然后将浆料II涂覆在浆料III表面后干燥热处理，再将浆料I涂覆在浆料II表面干燥并热处理；
(4)带疏水性梯度气体扩散层的制备：制备过程如步骤(3)，只是调整步骤(2)中浆料I、浆料II和浆料III中聚四氟乙烯的浓度依次递减，具体如浆料I、浆料II和浆料III中聚四氟乙烯的浓度分别为1.25～2％，0.75～1.25％，0.4～0.75％，从而实现孔结构梯度MPL与PTFE浓度分布相结合，同时获得具有逐级梯度孔隙结构和有序梯度亲疏水结构的气体扩散层。
相对现有技术，本发明技术方案带来的有益技术效果：
本发明申请技术方案的利用导电炭黑、多壁碳纳米管及石墨片三种碳材料颗粒之间存在几何特征的差异，材料之间堆积后形成的孔隙结构完全不同，从而构筑GDL中梯度变化的孔径结构，同时利用不同PTFE的载量来设计梯度疏水结构，通过构建双梯度GDL以实现改善导水、导气，提高电化学反应效率。
本发明的质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层的制备方法简单，原料成本低，有利于大规模生产。
附图说明
图1为含导电炭黑单组份MPL微孔层的P-I曲线；Vulcan XC-72R导电炭黑、PTFE和水的质量百分比含量分别为4％，1％，36％；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6号样品中碳粉上载量分别为0.9mg/cm2、1.3mg/cm2、1.6mg/cm2、2.0mg/cm2、2.4mg/cm2、2.8mg/cm2；电流15A，电压0.469V时，上载量1.6mg/cm2达到最大功率1780mW/cm2；对比阳极用商品GDLAcCarbGDS3260，性能提高了16％。图2为梯度微孔层孔梯度结构示意图；L1：XC-72R导电炭黑、PTFE和水；L2：MWCNTs、PTFE和水；L3：石墨片、PTFE和水。
图3为不同碳材料组成的微孔层的孔径分布图，扫描电镜结果分析显示炭黑、MWCNTs、石墨片涂层内孔径分别主要集中在30nm～60nm、20nm～80nm、200nm～800nm范围内，且在MWCNTs和石墨片涂层中还存在部分1μm～12μm的大孔，炭纸基底层孔径主要在20μm～35μm之间，不同涂层的分层叠加并结合炭纸基底，可以实现GDL中由CL到双极板方向的孔径“渐变”式增大，得到带梯度孔径MPL的GDL。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明内容作进一步详细阐述，但以下实施例不作为对本发明权利要求保护范围的限定。
以下实施例中如没有特殊说明，原料为商品试剂。
实施例1(对照试验组)
含单组份碳材料MPL的GDL制备：
取0.13mm厚的炭纸，裁切为6.5cm×12cm。炭纸在PTFE分散液(10wt％)中超声浸渍1min，取出干燥。将制备的样品置于氮气气氛管式炉当中热处理。升温工艺为：0～280℃，升温40min；280℃，保温30min；280～350℃，升温30min；350℃，保温60min。
在碳纸上制备单组份MPL的GDL：仅含单一碳材料(导电炭黑、MWCNTs或石墨片)，载量为1.6mg/cm2。浆料I：按质量百分比含量4％、1％、36％称取Vulcan XC-72R导电炭黑、PTFE和水，用Triton X-100水乳液分散；浆料II：按质量百分比含量4％、1％、50％称取羧化MWCNTs、PTFE和水，用Triton X-100水乳液分散；浆料III：按质量百分比含量4％、1％、40％，称取石墨片、PTFE和水，用Triton X-100水乳液分散；分散过程为：超声30min并以90转/min的转搅拌2h混合均匀得到各种MPL浆料。
浆料I制备的扩散层面电阻和体电阻达分别为7.3mΩ·cm和10.1mΩ·cm2，平均厚度为30μm，孔隙率71.27％，气体透过率1296ml·mm·cm-2·hr-1mmAq-1。浆料II制备的扩散层面电阻和体电阻分别为5.2mΩ·cm和8.9mΩ·cm2，气体透过率1265ml·mm·cm-2·hr-1mmAq-1。浆料III制备的扩散层面电阻和体电阻达分别为7.3mΩ·cm和14.9mΩ·cm2，气体透过率1451ml·mm·cm-2·hr-1mmAq-1。
利用上述各单组分GDL自制CCM(质子交换膜：东岳-DMR100；催化剂：JM9100，40wt％Pt)。采用燃料电池测试平台对单电池进行输出性能评价(负载为菊水PLZ164WA)，所测膜电极面积为2cm×2cm，测试条件：纯H2和O2作为反应气，固定流量600ml/min(足量)，100％RH，电池温度80℃，压力0.1MPa。以AcCarbGDS3260扩散层为全电池测试阳极，浆料I(载量1.6mg/cm2)制备的扩散层为阴极，结合离线性能分析，在电流15A，电压0.469V时最大功率为1780mW/cm2，对比阳极用商品GDLAcCarbGDS3260，性能提高了16％(图1)。以浆料II和浆料III制备的扩散层为阴极，最大功率分别为1805mW/cm2，1210mW/cm2。
实施例2
含双组份/多组分MPL的GDL制备：
取0.13mm厚的炭纸，裁切为6.5cm×12cm。炭纸在PTFE分散液(10wt％)中超声浸渍1min，取出干燥。将制备的样品置于氮气气氛管式炉当中热处理。升温程序为：0～280℃，升温40min；280℃，保温30min；280～350℃，升温30min；350℃，保温60min。
在碳纸上制备含双组份/多组分MPL的GDL。浆料I：按质量百分比含量4％、1％、36％称取Vulcan XC-72R导电炭黑、PTFE和水，用Triton X-100水乳液分散；浆料II：按质量百分比含量4％、1％、50％称取羧化MWCNTs、PTFE和水，用Triton X-100水乳液分散；浆料III：按质量百分比含量4％、1％、40％，称取石墨片、PTFE和水，用Triton X-100水乳液分散；分散过程为：超声30min并以90转/min的转搅拌2h混合均匀得到各种MPL浆料。
双组份/多组分中各层MPL的碳材料的载量相同，双层或多层的总量为1.6mg/cm2。根据碳材料颗粒大小，涂覆顺序为：浆料I/浆料II/浆料III/疏水炭纸(图2)。
双组份MPL的GDL：MPL分二层涂覆。含导电炭黑、MWCNTs、石墨片等3种碳材料中的任意2种。将其中一种种浆料涂覆至疏水炭纸表面，干燥并置于管式炉热处理后，将另一种浆料涂覆其表面并干燥热处理。3种二组分MPL的涂覆顺序为：G1：浆料II/浆料III/疏水炭纸；G2:浆料I/浆料III/疏水炭纸；G3：浆料I/浆料II/疏水炭纸
三组分MPL的GDL：MPL分三层涂覆。浆料III涂覆至疏水炭纸表面后干燥热处理，然后将浆料II涂覆在浆料III表面后干燥热处理，再将浆料I涂覆在浆料II表面干燥并热处理。
扫描电镜显示炭黑、MWCNTs、石墨片涂层内孔径分别主要集中在30nm～60nm、20nm～80nm、200nm～800nm范围内，且在MWCNTs和石墨片涂层中还存在部分1μm～12μm的大孔，炭纸基底层孔径主要在20μm～35μm之间。不同涂层的分层叠加并结合炭纸基底，可以实现GDL中由CL到双极板方向的孔径“渐变”式增大，得到带梯度孔径MPL的GDL(图3)。
利用上述各双组分或三组分GDL分别自制CCM(质子交换膜：东岳-DMR100；催化剂：JM9100，40wt％Pt)。采用燃料电池测试平台对单电池进行输出性能评价(负载为菊水PLZ164WA)，所测膜电极面积为2cm×2cm，测试条件：纯H2和O2作为反应气，固定流量600ml/min(足量)，100％RH，电池温度80℃，压力0.1MPa。
以AcCarbGDS3260扩散层为全电池测试阳极，各双组分或三组分GDL制备的扩散层为阴极，评价单电池输出性能。梯度孔径结构MPL在保证较大极限功率密度的同时，高电流密度下传质能力更优，稳定性更好。三层设计的GDL相比二层设计的GDL出现“水淹”的概率更小，二层设计的G2在0.45V恒定电压下900s内“水淹”次数为7次，而三层设计仅5次。三层设计的GDL电流密度达到5.5A·cm-2任未出现明显传质极化现象。当电流为17A时，G1、G2、G3的极限功率密度分别为1865mW·cm-2、1885mW·cm-2、1335mW·cm-2。三层设计的GDL极限功率为1855mW·cm-2，相比于AcCarbGDS3260提高了21％。
实施例3
带疏水性梯度气体扩散层的制备：
取0.13mm厚的炭纸，裁切为6.5cm×12cm。炭纸在PTFE分散液(10wt％)中超声浸渍1min，取出干燥。将制备的样品置于氮气气氛管式炉当中热处理。升温工艺为：0～280℃，升温40min；280℃保温30min；280～350℃，升温30min；350℃，保温60min。
在碳纸上制备含三组分MPL的GDL。多组分中各层MPL的碳材料的载量相同，总量为1.6mg/cm2。根据碳材料颗粒大小，涂覆顺序为：浆料I/浆料II/浆料III/疏水炭纸疏水炭纸。将三层孔结构梯度MPL与PTFE浓度分布相结合，调节3种浆料中PTFE含量占相应微孔层固体质量分数(浆料I、浆料II或浆料III中PTFE含量占相应微孔层固体质量分数依次为25wt％，20wt％，15wt％)。浆料I：按质量百分比含量4％、1.25％、36％称取Vulcan XC-72R导电炭黑、PTFE和水，用Triton X-100水乳液分散；浆料II：按质量百分比含量4％、1％、50％称取羧化MWCNTs、PTFE和水，用Triton X-100水乳液分散；浆料III：按质量百分比含量4％、0.75％、40％，称取石墨片、PTFE和水，用Triton X-100水乳液分散；分散过程为：超声30min并以90转/min的转搅拌2h混合均匀得到各种MPL浆料。
MPL分三层涂覆。浆料III涂覆至疏水炭纸表面后干燥热处理，然后将浆料II涂覆在浆料III表面后干燥热处理，再将浆料I涂覆在浆料II表面干燥并热处理。
利用上述双梯度GDL自制CCM(质子交换膜：东岳-DMR100；催化剂：JM9100，40wt％Pt)。采用燃料电池测试平台对单电池进行输出性能评价(负载为菊水PLZ164WA)，所测膜电极面积为2cm×2cm，测试条件：纯H2和O2作为反应气，固定流量600ml/min(足量)，100％RH，电池温度80℃，压力0.1MPa。
以AcCarbGDS3260扩散层为全电池测试阳极，双梯度GDL制备的扩散层为阴极，评价单电池输出性能。当浆料I、浆料II和浆料III中PTFE含量分别为25wt％、20wt％、15wt％时，形成的疏水性梯度对微孔层性能和稳定性提升。相比于阳极用AcCarb GDS3260，提高了31.3％。

Claims (10)

1.一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将炭纸进行表面疏水处理，得到疏水炭纸；
2)将导电炭黑与聚四氟乙烯和水采用聚乙二醇辛基苯基醚水乳液分散均匀，得到浆料I；将多壁碳纳米管与聚四氟乙烯和水采用聚乙二醇辛基苯基醚水乳液分散均匀，得到浆料II；将石墨片与聚四氟乙烯和水采用聚乙二醇辛基苯基醚水乳液分散均匀，得到浆料III；
3)将浆料I、浆料II或浆料III中的至少两种浆料按照浆料III、浆料II及浆料I的先后顺序依次涂覆在疏水炭纸表面，且每涂覆一种浆料后，均进行干燥和热处理，得到双层或三层梯度微孔层气体扩散层。
2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层的制备方法，其特征在于：将炭纸置于聚四氟乙烯分散液中浸渍后，进行干燥和热处理，得到疏水炭纸。
3.根据权利要求2所述的一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层的制备方法，其特征在于：所述热处理的程序控制为：0～280℃，升温时间30～50min；280℃，保温时间20～40min；280～350℃，升温时间20～40min，350℃保温50～70min；所述聚四氟乙烯分散液的浓度为5～20wt％。
4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层的制备方法，其特征在于：
所述浆料I中导电炭黑、聚四氟乙烯和水的质量百分比含量分别为：4％、0.4～2％和36％；
所述浆料II中多壁碳纳米管、聚四氟乙烯和水的质量百分比含量分别为：4％、0.4～2％和50％；
所述浆料III中石墨烯片、聚四氟乙烯和水的质量百分比含量分别为：4％、0.4～2％和40％。
5.根据权利要求1或4所述的一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层的制备方法，其特征在于：浆料I、浆料II和浆料III中聚四氟乙烯的浓度依次递减。
6.根据权利要求5所述的一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层的制备方法，其特征在于：浆料I、浆料II和浆料III中聚四氟乙烯的浓度分别为1.25～2％，0.75～1.25％，0.4～0.75％。
7.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层的制备方法，其特征在于：浆料I、浆料II和浆料III在疏水炭纸表面的涂覆量以疏水炭纸表面的总碳材料负载量为0.9～2.8mg/cm2计量。
8.根据权利要求1或7所述的一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层的制备方法，其特征在于：在制备双层梯度微孔层气体扩散层时，浆料I、浆料II和浆料III中的任意两种在疏水炭纸表面的涂覆量相同；在制备三层梯度微孔层气体扩散层时，浆料I、浆料II和浆料III在疏水炭纸表面的涂覆量相同。
9.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层的制备方法，其特征在于：所述热处理的程序控制为：0～280℃，升温时间30～50min；280℃，保温时间20～40min；280～350℃，升温时间20～40min，350℃保温50～70min。
10.一种质子交换膜燃料电池梯度微孔气体扩散层，其特征在于，由权利要求1～9任一项所述的制备方法得到。
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