CN113745535B - 气体扩散层的制备方法、膜电极和燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体扩散层的制备方法、膜电极和燃料电池，制备方法包括以下步骤：S1，将第一导电碳材料、疏水剂和表面活性剂按预设配比通过行星式搅拌的方式配置成第一浆料，第一导电碳材料包括至少两种粒径范围的炭黑；S2，将配置好的第一浆料涂覆在经疏水处理的基材上，晾干形成第一涂覆层；S3，在第一涂覆层上涂覆由第二导电碳材料、疏水剂、表面活性剂和碳纳米管分散液组成的第二浆料，晾干形成第二涂覆层；S4，对形成有第一涂覆层和第二涂覆层的基材热处理，以使第一涂覆层形成为第一微孔层，第二涂覆层形成为第二微孔层。通过该方法制备气体扩散层，不需要使用造孔剂，因此无需后续的酸洗环节，节省了成本还提高了制作效率。

Description

气体扩散层的制备方法、膜电极和燃料电池

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种气体扩散层的制备方法、膜电极和燃料电池。

背景技术

在燃料电池中，气体扩散层的首要任务是传送反应气体，确保足够的反应物质快速和均匀的扩散至催化层。一方面，气体扩散层需将生成的液态水快速的排出，以避免液态水阻塞反应物扩散通道引起传质极化增加，另一方面，排水特性需最佳设计，若排水能力过强，在低湿度条件下，将导致质子膜过渡干燥产生“脱水”现象，质子传导率下降。

相关技术中，气体扩散层的微孔层是一层由碳粉和疏水剂组成的微孔隙结构，普遍存在孔径分布和孔隙结构不合理的现象，特别在干工况条件下(<30％RH)，电流密度较小的情况，靠近阳极侧扩散层保水能力差致使质子膜出现脱水，导致质子传导率降低，欧姆极化大和功率密度快速衰减。然而，相关技术中针对干工况下，阳极侧扩散层中微孔层的孔隙及孔径分布的结构设计研究较少。因此，精准设计一种针对阳极侧气体扩散层孔隙和孔径结构来改善燃料电池在干工况下的水管理，具有重要的研究价值。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

气体扩散层的微孔层的厚度和孔隙率对燃料电池的性能有着重要的影响，微孔层的厚度直接影响产物水的传输速率、气体扩散层的导电特性以及机械强度；较厚的微孔层在干工况下可避免质子膜脱水干燥，降低接触电阻，但较厚的微孔层导致大电密下出现传质限制。相反，高湿工况下薄的微孔层表现出较优的性能。因此，气体扩散层的设计和选型过程中应从优化水气管理能力出发对结构进行专门的设计和调整，精准控制孔隙率和孔径分布，即需要足够的水分保持质子膜润湿，也要避免水分积聚阻碍气体传输。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种气体扩散层的制备方法，包括以下步骤：

S1，将第一导电碳材料、疏水剂和表面活性剂按预设配比通过行星式搅拌的方式配置成第一浆料，所述第一导电碳材料包括至少两种粒径范围的炭黑；

S2，将配置好的所述第一浆料涂覆在经疏水处理的基材上，晾干形成第一涂覆层；

S3，在所述第一涂覆层上涂覆由第二导电碳材料、疏水剂、表面活性剂和碳纳米管分散液组成的第二浆料，晾干形成第二涂覆层；

S4，对形成有第一涂覆层和第二涂覆层的基材热处理，以使所述第一涂覆层形成为第一微孔层，所述第二涂覆层形成为第二微孔层。

本发明实施例的气体扩散层的制备方法至少具有以下技术效果：由于S1中第一导电碳材料包括至少两种粒径范围的炭黑，因此，炭黑颗粒之间能够在不使用造孔剂的情况下具备形成空隙的条件；同理，在S3中，通过添加第二导电碳材料和碳纳米管，使得炭黑颗粒和碳纳米管之间能够在不使用造孔剂的情况下具备形成空隙的条件；从而通过对形成有第一涂覆层和第二涂覆层的基材热处理即可使第一涂覆层形成为第一微孔层，第二涂覆层形成为第二微孔层。由于本方案中没有使用造孔剂，因此无需后续的酸洗环节，节省了成本还提高了制作效率。

可选的，在所述S1中，所述第一导电碳材料包括两种粒径范围的炭黑，第一种炭黑的粒径范围为25-100nm，第二种炭黑的粒径范围为1-5um。

可选的，在所述S3中，所述第二导电碳材料包括一种粒径范围的炭黑，粒径范围为25-100nm。

可选的，所述基材为商用碳纸或碳布，所述商用碳纸或碳布使用5％-20％的聚四氟乙烯水分散液浸渍，其厚度为100-200um，孔隙率在60％以上。

可选的，所述S1和S3中的疏水剂均为聚四氟乙烯水分散液；所述S1和S3中的表面活性剂为阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂或聚合物类分散剂。

可选的，所述阴离子表面活性剂包括羧酸类衍生物、磺酸盐、硫酸酯盐、磷酸酯盐、N-酰基氨基羧酸盐类。

可选的，所述非离子表面活性剂包括聚氧乙烯衍生物、烷基醇酰胺、多元醇单脂肪酸酯、烷基氧化胺、N-烷基吡咯烷酮。

可选的，所述聚合物类分散剂包括聚丙烯酸类衍生物、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素衍生物。

可选的，所述碳纳米管分散液中的碳纳米管比表面为200-300m²/g，管径为7-25nm，固含量为5％-10％。

可选的，在所述S2中，所述第一涂覆层的网印厚度为20-30um；在所述S3中，所述第二涂覆层的网印或刮涂厚度为10-20um。

可选的，在所述S3中，所述第二浆料配置方法如下：将预设量的第二导电碳材料、疏水剂、表面活性剂混合搅拌均匀，按预设量将碳纳米管分散液和疏水剂加入至上述混合物中进行行星搅拌预定时间，制成粘度为500～1000cP的第二浆料；炭黑与碳纳米管的质量比为4-9:1，所述疏水剂中聚四氟乙烯与炭黑的质量比为1:3-5。

可选的，所述步骤S4中的热处理步骤包括：将形成有第一涂覆层和第二涂覆层的基材放入高温烘箱中350℃烧结0.5-1h，降温至室温后取出。

本发明实施例还提供一种膜电极，包括质子交换膜、分别贴附于所述质子交换膜两侧的两催化层，以及分别贴附于两所述催化层外侧的气体扩散层；

所述气体扩散层为本发明实施例的气体扩散层。

本发明实施例还提供一种燃料电池，具有本发明实施例的膜电极。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明一实施例中气体扩散层的截面示意图；

图2是本发明一实施例中膜电极的截面示意图。

图3是本发明实施例的气体扩散层的表面形貌图；

图4和图5分别是本发明对比例1和对比例2的气体扩散层的表面形貌图；

图6是本发明实施例与对比例的I-V性能示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据相关技术中的单一微孔层孔隙和孔径分布不合理导致欧姆损失或传质限制的问题，本实施方式提出了一种适用于干工况、大功率FCV(Fuel cell vehicles)车载应用的双层微孔层结构设计和制备方法。这种结构从优化水气管理能力出发进行专门设计和调整，精准控制孔隙和孔径分布即降低欧姆损失，又加快了气体传输。在干工况下，使紧邻催化层的微孔层表面平整、疏水度低且孔径小，降低了催化层和气体扩散层的接触电阻，且能够锁住一部分的水分使质子膜保持湿润；紧邻碳纸基底的微孔层孔径大且疏水度高有利于和大孔径的碳纸之间形成良好的过渡。

参阅图1，本实施方式提供一种气体扩散层的制备方法，包括以下步骤：

S1，将第一导电碳材料、疏水剂和表面活性剂按预设配比通过行星式搅拌的方式配置成第一浆料，所述第一导电碳材料包括至少两种粒径范围的炭黑；

S2，将配置好的所述第一浆料涂覆在经疏水处理的基材11上，晾干形成第一涂覆层；示例的，将配置好的第一浆料通过丝网印刷的方式涂覆在经疏水处理的碳纸或碳布上，晾干，以形成第一涂覆层12。

S3，在所述第一涂覆层12上涂覆由第二导电碳材料、疏水剂、表面活性剂和碳纳米管分散液组成的第二浆料，晾干形成第二涂覆层13；示例的，在步骤S2形成的第一涂覆层上再通过丝网印刷或刮涂的方式涂覆由第二导电碳材料、疏水剂、表面活性剂和碳纳米管分散液组成的第二浆料，晾干，以形成第二涂覆层。

S4，对形成有第一涂覆层12和第二涂覆层13的基材11热处理，以使所述第一涂覆层12形成为第一微孔层，所述第二涂覆层13形成为第二微孔层，从而形成具有双层微孔层的气体扩散层。第一微孔层和第二微孔层表面平整且孔径呈现梯度变化，有利于水、气的扩散和传输。

由于S1中第一导电碳材料包括至少两种粒径范围的炭黑，因此，炭黑颗粒之间能够在不使用造孔剂的情况下具备形成空隙的条件；同理，在S3中，通过添加第二导电碳材料和碳纳米管，使得炭黑颗粒和碳纳米管之间能够在不使用造孔剂的情况下具备形成空隙的条件；从而通过对形成有第一涂覆层和第二涂覆层的基材热处理即可使第一涂覆层形成为第一微孔层，第二涂覆层形成为第二微孔层。由于本方案中没有使用造孔剂，因此避免了使用造孔剂及后续的酸洗处理，从而简化制备工艺和提高生产效率高。

进一步，第二微孔层利用碳纳米管的一维特性以及与炭黑颗粒的相互作用，碳纳米管能将炭黑颗粒缠绕，以降低疏水剂的用量。另外，碳纳米管的高电导率特性可以明显提高气体扩散层的导电性。

进一步，高导电的碳纳米管和炭黑颗粒构建出良好的导电网络结构，增加了与催化层的接触面积，降低了接触电阻，有助于降低电子传导过程中的欧姆损失。

进一步，通过上述方法制备的气体扩散层具有孔隙率梯度结构，具体地，靠近碳纸侧的微孔层采用较大粒径的炭黑堆积来增大孔径，靠近催化层通过引入碳纳米管，碳纳米管和小粒径炭黑间相互缠绕来减小孔径；从而形成了由催化层到扩散层孔径和孔隙率的梯度变化。相对于单一结构的扩散层，孔隙率梯度变化更有利于液态水的排出和保持气体的扩散通道，避免高电密下的水淹和传质问题。

在一个实施例中，在所述S1中，所述第一导电碳材料包括两种粒径范围的炭黑，第一种炭黑的粒径范围为25-100nm，第二种炭黑的粒径范围为1-5um。每种炭黑的粒径并不是完全相同的，可以存在一定范围的偏差，因此，只要炭黑的粒径在指定的范围内即可。

在一个实施例中，在所述S3中，所述第二导电碳材料包括一种粒径范围的炭黑，粒径范围为25-100nm。同样，每种炭黑的粒径并不是完全相同的，可以存在一定范围的偏差，因此，只要炭黑的粒径在指定的范围内即可。

在一个实施例中，所述基材为商用碳纸或碳布，所述商用碳纸或碳布使用5％-20％的聚四氟乙烯水分散液浸渍，其厚度为100-200um，孔隙率在60％以上。例如，商用碳纸厚度可以为110um、120um、130um、140um、150um、160um、170um等。

在一个实施例中，所述S1和S3中的疏水剂均为聚四氟乙烯水分散液；所述S1和S3中的表面活性剂为阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂或聚合物类分散剂。

其中，所述阴离子表面活性剂可以包括羧酸类衍生物、磺酸盐、硫酸酯盐、磷酸酯盐、N-酰基氨基羧酸盐类。

所述非离子表面活性剂可以包括聚氧乙烯衍生物、烷基醇酰胺、多元醇单脂肪酸酯、烷基氧化胺、N-烷基吡咯烷酮。

所述聚合物类分散剂可以包括聚丙烯酸类衍生物、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素衍生物。

在一个实施例中，所述碳纳米管分散液中的碳纳米管比表面为200-300m²/g，管径为7-25nm，固含量为5％-10％，使用前可以无需进一步处理。

在一个实施例中，在S2中，第一涂覆层的网印厚度为20-30um；在S3中，第二涂覆层的网印或刮涂厚度为10-20um。第一涂覆层和第二涂覆层在该尺寸范围内能够使得所形成的第一微孔层和第二微孔层表面更加平整，有利于水、气的扩散和传输。

在一个实施例中，在S3中，所述第二浆料配置方法如下：将预设量的第二导电碳材料、疏水剂、表面活性剂混合搅拌均匀，按预设量将碳纳米管分散液和疏水剂加入至上述混合物中进行行星搅拌预定时间，制成粘度为500～1000cP的第二浆料；该粘度范围不仅适用于刮刀涂布的方式，还有利于与第一涂覆层形成良好的接触和平整的表面，避免焙烧过程出现层分离。

在一个实施例中，炭黑与碳纳米管的质量比为4～9:1，所述疏水剂中聚四氟乙烯与炭黑的质量比为1:3～5。

在一个实施例中，所述步骤S4中的热处理步骤包括：将形成有第一涂覆层和第二涂覆层的基材放入高温烘箱中350℃烧结0.6-1.1h，降温至室温后取出。350℃左右聚四氟乙烯颗粒熔融生成憎水性的纤维，附着在多孔的气体扩散层上，可构成憎水的气体传输通道。

本实施方式中提供以下实施例和对比例。

实施例1

本实施例涉及的双层微孔层气体扩散层制备方法的具体工艺过程包括碳纸疏水化处理、浆料配置和双层微孔层制备共三个步骤：

碳纸疏水化处理：对商用碳纸进行疏水化处理，得到支撑层(即上述实施例中的基材)；

浆料配置：将6g纳米炭黑(粒径范围25-100nm，平均50nm左右)、1.5g微米炭黑(粒径范围1～3um，平均2um左右)、2g十二烷基苯磺酸钠和600ml超纯水配制成混合溶液，低速搅拌30min，再在混合溶液中加入2.5g质量分数为60％的聚四氟乙烯(PTFE)乳液，高速分散4h，得到粘度为2250cP的1号浆料；将5g纳米炭黑(粒径范围25-100nm，平均50nm左右)和1g十二烷基苯磺酸钠和600ml超纯水配制成混合溶液，低速搅拌30min，再在混合溶液中加入1.8g质量分数为60％的聚四氟乙烯(PTFE)乳液和6g碳纳米管分散液，高速分散4h，得到粘度为800cP的2号浆料。

气体扩散层制备：将1号浆料丝网印刷在经疏水处理后的商用碳纸上形成厚度约为25um第一涂覆层，将2号浆料刮涂在第一微孔层上形成厚度约为15um第一涂覆层，置于鼓风干燥箱60℃的条件下烘干30min，转移到箱式炉350℃烧结1h，得到表面光滑的具有双层微孔层的气体扩散层。

对比例1

对比例涉及的常规气体扩散层的制备具体工艺过程包括碳纸疏水化处理、浆料配置和微孔层制备共三个步骤：

疏水化处理：对商用碳纸进行疏水化处理，得到支撑层；

浆料配置：将7.5g纳米炭黑(～50nm)、2g十二烷基苯磺酸钠和600ml超纯水配制成混合溶液，低速搅拌30min，再在混合溶液中加入2.5g质量分数为60％的聚四氟乙烯(PTFE)乳液，高速分散4h，获得粘度为2500cP的浆料。

气体扩散层制备：将浆料丝网印刷在经疏水处理后的商用碳纸上形成厚度为40um微孔层，然后置于鼓风干燥箱60℃的条件下烘干30min，转移到箱式炉350℃烧结1h，获得单层微孔层的气体扩散层。

对比例2

对比例所涉及的双层微孔层气体扩散层制备方法的具体工艺过程包括碳纸疏水化处理、浆料配置和双层微孔层制备共三个步骤：

碳纸疏水化处理：对商用碳纸进行疏水化处理，得到支撑层(即上述实施例中的基材)；

浆料配置：将6g纳米炭黑(粒径范围25～100nm，平均50nm左右)、2g微米级碳酸钙(<10um)、2g十二烷基苯磺酸钠和600ml超纯水配制成混合溶液，低速搅拌30min，再在混合溶液中加入2.5g质量分数为60％的聚四氟乙烯(PTFE)乳液，高速分散4h，得到粘度为3015cP的1号浆料；将5g纳米炭黑(粒径范围25～100nm，平均50nm左右)和1g十二烷基苯磺酸钠和600ml超纯水配制成混合溶液，低速搅拌30min，再在混合溶液中加入1.8g质量分数为60％的聚四氟乙烯(PTFE)乳液和6g碳纳米管分散液，高速分散4h，得到粘度为800cP的2号浆料。

气体扩散层制备：将1号浆料丝网印刷在经疏水处理后的商用碳纸上形成厚度约为25um第一涂覆层，将2号浆料刮涂在第一微孔层上形成厚度约为15um第二涂覆层，之后放入质量百分比浓度为10％的盐酸水溶液中浸泡12h，取出晾干，然后放进鼓风干燥箱60℃的条件下烘干30min，转移到箱式炉350℃烧结1h，获得双层微孔层的气体扩散层。

采用扫描电子显微镜表征对比例的气体扩散层以及实施例制备的气体扩散层的表面形貌，如图3-图5。图3是实施例1的气体扩散层的表面形貌，图4是对比例1的气体扩散层的表面形貌，图5是对比例2的气体扩散层的表面形貌。

上述实施例和对比例的试验数据如下表：

其中，GDL的透气率的测试设备为GURLEY 4340透气度检测仪；垂直方向的电阻率选取1MPa压力下对应的电阻率；孔隙率和孔径分布采用压汞法测试；MPL层接触角采用接触角测量仪测试。

电化学性能测试：本发明涉及到实施例和对比例燃料电池的性能测试，将对比例的气体扩散层和实施例制备的气体扩散层分别与CCM组装成膜电极进行测试，其中，CCM为同一批次购置于武汉理工，活性面积为300cm²，测试条件包括:阳、阴极气体流速的过量系数为1.5:2.3，最低流量比为2:6，背压为100/90，测试温度：80℃，加湿度：30％，I/V性能曲线如图6所示可知，实施例中燃料电池性能明显好于对比例的气体扩散层，表明:实施例制备的双层气体扩散层具有更好的气体传输和水管理能力以及良好的保水性，能够提高燃料电池的发电效率。

综上，上述各个实施例主要将导电碳材料、疏水剂、表面活性剂通过双行星搅拌的方式配置均质浆料，然后通过丝网印刷的方式将浆料均匀的涂覆在支撑材料(基材)上作为第一微孔层；再通过刮刀涂布的方式的在第一微孔层表面涂覆一定厚度的由导电碳材料、疏水剂、表面活性剂、碳纳米管分散液组成的浆料作为第二微孔层，最后经热处理使其表面形成特殊孔结构和适当亲疏水的微孔层。本实施方式中设计的双层微孔层相对于单层微孔层不仅表面平整度高，而且可以降低扩散层与催化层的接触电阻，从支撑层到微孔层的表面形貌、膜电极的透气性、疏水性、孔径分布以及单电池的极化曲线来考察所设计的双层微孔层样品的性能。

参阅图2，本实施方式进一步提供一种膜电极，包括质子交换膜30、分别贴附于所述质子交换膜30两侧的两催化层20，以及分别贴附于两所述催化层20外侧的气体扩散层10；所述气体扩散层10为权利要求1-12中任一项所述的气体扩散层。

本实施方式进一步提供一种燃料电池，该燃料电池具有上述实施例的膜电极。该燃料电池具有疏水性能好，反应效率高的优点，尤其在低湿度和中等湿度下，本实施例提供的燃料电池表现出优异的电性能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种气体扩散层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将第一导电碳材料、疏水剂和表面活性剂按预设配比通过行星式搅拌的方式配置成第一浆料，所述第一导电碳材料包括两种粒径范围的炭黑，第一种炭黑的粒径范围为25-100nm，第二种炭黑的粒径范围为1-5um；

S2，将配置好的所述第一浆料涂覆在经疏水处理的基材上，晾干形成第一涂覆层；所述第一涂覆层的网印厚度为20-30um；

S3，在所述第一涂覆层上涂覆由第二导电碳材料、疏水剂、表面活性剂和碳纳米管分散液组成的第二浆料，晾干形成第二涂覆层，所述第二导电碳材料包括一种粒径范围的炭黑，粒径范围为25-100nm；所述第二涂覆层的网印或刮涂厚度为10-20um；所述碳纳米管分散液中的碳纳米管比表面为200-300m²/g，管径为7-25nm，固含量为5%-10%；炭黑与碳纳米管的质量比为4~9:1，所述疏水剂中聚四氟乙烯与炭黑的质量比为1:3~5；

S4，对形成有第一涂覆层和第二涂覆层的基材热处理，以使所述第一涂覆层形成为第一微孔层，所述第二涂覆层形成为第二微孔层；

所述S1和S3中的疏水剂均为聚四氟乙烯水分散液；所述S1和S3中的表面活性剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂包括羧酸类衍生物、磺酸盐、硫酸酯盐、磷酸酯盐、N-酰基氨基羧酸盐类；所述非离子表面活性剂包括聚氧乙烯衍生物、烷基醇酰胺、多元醇单脂肪酸酯、烷基氧化胺、N-烷基吡咯烷酮。

2.根据权利要求1所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，所述基材为商用碳纸或碳布，所述商用碳纸或碳布使用5%-20%的聚四氟乙烯水分散液浸渍，其厚度为100-200um，孔隙率在60%以上。

3.根据权利要求1所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，在所述S3中，所述第二浆料配置方法如下：将预设量的第二导电碳材料、疏水剂、表面活性剂混合搅拌均匀，得到混合物，按预设量将碳纳米管分散液和疏水剂加入至上述混合物中进行行星搅拌预定时间，制成粘度为500~1000cP的第二浆料。

4.根据权利要求1所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的热处理步骤包括：将形成有第一涂覆层和第二涂覆层的基材放入高温烘箱中350°C烧结0.5-1h，降温至室温后取出。

5.一种膜电极，其特征在于，包括质子交换膜、分别贴附于所述质子交换膜两侧的两催化层，以及分别贴附于两所述催化层外侧的气体扩散层；

所述气体扩散层为权利要求1-4中任一项所述方法制备的气体扩散层。

6.一种燃料电池，其特征在于，具有如权利要求5所述的膜电极。

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