CN114864960B - 一种金属气体扩散层及其制造方法与应用 - Google Patents

一种金属气体扩散层及其制造方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种金属气体扩散层及其制造方法与应用，本发明在所述金属气体扩散层中设置依次正反分布的类漏斗状贯穿孔，这些类漏斗状贯穿孔由头部台体和裙部台体相连构成，并在所述金属气体扩散层的两侧表面形成开孔。当所述金属气体扩散层遍布这种本身渐变的微结构时，能够可控地引导并加快气体和液态水通过，有效引导气体进入催化层和排出液态水，提高金属气体扩散层的渗透率，同时有利于提高电流密度，并提升电池的反应速率；制造所述金属气体扩散层仅需常规的3D打印技术及激光加工技术相结合，工艺简便易操作，适于规模化生产。

Description

一种金属气体扩散层及其制造方法与应用
技术领域
本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种金属气体扩散层及其制造方法与应用。
背景技术
近年来，随着新能源汽车技术的高速发展，燃料电池逐渐成为了新能源领域内的研究热门之一，作为其中的代表，质子交换膜燃料电池更是得到了极大的应用和推广。质子交换膜燃料电池具有零碳排放、能量密度大、绿色环保、高效可靠等优点。但质子交换膜燃料电池中发生的氢氧化学反应会生成大量的液态水，如果不及时排出，则会造成“水淹”现象，影响反应的进行，且化学反应的正常行进需要同时维持较高的电流状态并供应充足的反应气体；对于以上问题的解决，目前主要依赖于电池内的气体扩散层部件，它主要起到排除反应产物液态水、传导气体、收集电流以及支撑催化层等作用，因此会深刻影响电池的最终使用性能。
目前，气体扩散层的材料一般选用碳纸、碳布、炭黑等。这些碳纤维结构属于多孔介质结构，具有一定的孔隙率，能够使液态水和气体穿过，并且具备一定的导电性。但是由于碳纤维结构较为脆弱，且孔隙分布无规律可循的缺点，会使得燃料电池的性能无法进一步提升。相比于碳纤维结构，以金属材料构建的金属气体扩散层以其高导电及高导热性、高机械强度等优点逐渐成为替代碳纤维结构的新选择。例如烧结金属、多孔金属板等材料都具备可控的孔隙率，且能形成有序结构等特点，因此具有可控引导气体传输以及排除液态水的潜力。在实际应用时，虽然它们能够展现良好的电流传导性，但由于渗透性较低，对水的排除和气体的引导方面还需要进一步优化和提升。
Wang等人(Journal of Power Sources,2021,515,230636)利用3D打印技术制造了多孔钛“骨”有序结构的金属气体扩散层，其多孔钛是通过分解TiH2并随后烧结来生成，随后发现这种有序结构的气体扩散层渗透率比传统的气体扩散层更高，并且比较了具有这种有序结构气体扩散层的燃料电池与普通燃料电池，发现其功率密度得到了大幅度增加，但这种加工方法过程复杂且较为费时，不利于大规模生产；专利CN102082277A公开了一种用于燃料电池的金属气体扩散层及其制备方法，通过真空高温烧结的方法制备不锈钢短纤维烧结毡，然后经过一系列处理，增加了其接触性能和防腐性能。但其排水性和透气性却没有得到改善，且表面接触电阻较大。
从以上可以看出，目前尚需要开发一种新的金属气体扩散层，不仅要通过简便的工艺进行大规模生产，还要有效提高在电池中的导气和排水能力，从而保障电池的高效稳定运行。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种金属气体扩散层及其制造方法与应用，本发明在所述金属气体扩散层中设置依次正反分布的类漏斗状贯穿孔，这些类漏斗状贯穿孔由头部台体和裙部台体相连构成，并在所述金属气体扩散层的两侧表面形成开孔。当所述金属气体扩散层遍布这种本身渐变的微结构时，能够可控地引导并加快气体和液态水通过，有效引导气体进入催化层和排出液态水，提高金属气体扩散层的渗透率，内壁形成后所增加的面积有利于提高电流密度，提升电池的反应速率；制造所述金属气体扩散层仅需常规的3D打印技术及激光加工技术相结合，工艺简便易操作，适于规模化生产。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种金属气体扩散层，在所述金属气体扩散层中，依次正反分布类漏斗状贯穿孔，所述类漏斗状贯穿孔由头部与裙部组成，所述头部与裙部均为台体，所述头部对应的表面开孔为开孔A，所述裙部对应的表面开孔为开孔B。
本发明对金属扩散层中的贯穿孔的结构进行了新的设计，使所述贯穿孔为类漏斗状，即，所述类漏斗状贯穿孔包括头部台体及裙部台体，且其在气体扩散层内部分布是正反向的，所述台体有上下两个互相平行但面积不等的底面(平面)，例如圆台、三棱台及四棱台等；其中，头部台体中较大的底面于金属扩散层表面形成开孔A，裙部台体中较大的底面于金属扩散层的另一侧表面形成开孔B，头部台体中较小的底面与裙部台体中较小的底面于金属扩散层的内部共面相连，使得头部与裙部组成类漏斗状结构；通过横截面积渐变的头部台体与裙部台体形状的这种结合，可以使得气体和液态水可以从开孔A进入并从开孔B流出，实现可控引导并加快气体和液态水通过扩散层，从而提高金属气体扩散层的渗透率。在燃料电池中，所述金属气体扩散层靠近催化层的一侧为排水侧，靠近双极板的一侧为进气侧，当反应生成的液态水从催化层进入所述金属气体扩散层时会将气体从扩散层中挤压出去，所述类漏斗状贯穿孔在表面形成的大孔更利于水的进入，但水难以从表面形成的小孔侧进入，当形成稳定流路后，液态水就只倾向于从大孔一侧进入；类似地，系统内的气体因被挤压的缘故，也只能从另一侧表面的大孔进入气体扩散层，因此，当系统内形成可控导流效果后，本发明所述金属气体扩散层的导气排水效果比现有技术中常用的圆柱通孔更优。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述头部与所述裙部为等面连接。
优选地，所述头部与所述裙部均为圆台。
作为本发明优选的技术方案，所述头部与所述裙部的中轴线为同一直线且垂直于所述金属气体扩散层的两侧表面。
作为本发明优选的技术方案，所述类漏斗状贯穿孔的内壁总面积占所述金属气体扩散层的内外表面的总面积的70～80％，例如70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％或80％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明通过控制所述金属气体扩散层的内壁总面积的占比来平衡所述金属气体扩散层的导电性与排水导气性能，如果内壁总面积占比过大则会导致金属气体扩散层的导电性变差，而总面积占比过小时又会导致排水性有所损失；还需要说明的是，对于实现内壁总面积的调节，可以选择改变头部高度或开孔A的直径等参数来实现，本领域的技术人员可以基于所用金属气体扩散层的尺寸大小、所需的导气排水性能等综合考虑并选取合适的参数进行制造。
作为本发明优选的技术方案，所述头部的高度占所述金属气体扩散层厚度的20～30％，例如20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％或30％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述开孔A的内切圆的直径为55～70μm，例如55μm、56μm、57μm、58μm、59μm、60μm、61μm、62μm、63μm、64μm、65μm、66μm、67μm、68μm、69μm或70μm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述头部与所述裙部的相连面的内切圆的直径为所述开孔A的内切圆的直径的20～30％，例如20％、20.5％、21％、21.5％、22％、22.5％、23％、23.5％、24％、24.5％、25％、25.5％、26％、26.5％、27％、27.5％、28％、28.5％、29％、29.5％或30％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述开孔B的内切圆的直径为所述头部与所述裙部的相连面的内切圆的直径的1.2～1.4倍，例如1.2倍、1.22倍、1.24倍、1.26倍、1.28倍、1.3倍、1.32倍、1.34倍、1.36倍、1.38倍或1.4倍等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
需要说明的是，当所述开孔A和/或开孔B和/或所述相连面为圆形时，内切圆的面积指圆形本身的面积。
作为本发明优选的技术方案，所述金属气体扩散层两侧表面的所述开孔A的垂直正投影相切。
本发明通过以两侧表面的开孔A的垂直正投影相切的方式进行贯穿孔的排列布置，可以最大程度地利用金属气体扩散层的内部空间，当然，在内壁总表面积所占金属气体扩散层的内外表面的总面积满足要求时，可以设置两侧表面的所述开孔A的垂直正投影之间具有一定间隙，本领域的技术人员可以根据实际情况调整。
作为本发明优选的技术方案，所述金属气体扩散层的材料包括钛、铜、不锈钢或合金中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例包括钛与铜的组合、钛与不锈钢的组合、钛与合金的组合、铜与不锈钢的组合、铜与合金的组合、不锈钢与合金的组合等。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的金属气体扩散层的制造方法，所述制造方法首先采用3D打印技术得到金属基体，然后再利用激光技术加工出所述类漏斗状贯穿孔，得到所述金属气体扩散层；依次经过清洗与热处理后，在所得金属气体扩散层的内外表面上压印0.1～0.3mm厚的不锈钢保护层。
本发明使用精度较高的激光技术，可以实现所述贯穿孔的精细加工，使得每个贯穿孔能均匀有序排列，相邻的贯穿孔之间能保持独立而互不相影响。本发明所述清洗优选为超声清洗，可以去除表面的杂质，热处理可以去除表面的毛刺；本发明在所得金属气体扩散层的内外表面上覆盖一层不锈钢保护层可以增强耐腐蚀性，提高导电性，降低电阻率。
第三方面，本发明提供了一种根据第一方面所述的金属气体扩散层在质子交换膜燃料电池中的应用。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明在所述金属气体扩散层中设置依次正反分布的有序的类漏斗状贯穿孔，并在所述金属气体扩散层的两侧表面形成开孔，能够起到可控的引流作用并提高金属气体扩散层的渗透率，实现高效引导气体进入催化层并排出液态水，有效保障燃料电池高效稳定地运行；
(2)本发明构造的类漏斗状贯穿孔，有利于减少液态水在壁面的附着，且所述贯穿孔的头部及裙部形成的有梯度的渐变结构能够使液态水形成稳定的流路，有助于更快排出水以及引导气体通过；且所述贯穿孔在扩散层中形成的内壁部分，能够增大总表面积，使得电流密度以及燃料电池的反应速率得到提升；
(3)本发明所述的金属气体扩散层仅需结合常规的3D打印技术以及激光加工技术进行制造，在对所得金属扩散层的表面覆盖不锈钢保护层后，还能提高气体扩散层的耐腐蚀性，并降低电阻率，本发明所述制造方法工艺简便易操作，适于规模化生产。
附图说明
图1为本发明所述实施例1所得金属气体扩散层的一侧表面的俯视图；
图2为本发明所述实施例1所得金属气体扩散层的另一侧表面的俯视图；
图3是本发明所述实施例1所得金属气体扩散层沿图1中虚线的剖面示意图；
图4为本发明所述实施例2所得金属气体扩散层的一侧表面的俯视图；
图5为本发明所述实施例2所得金属气体扩散层的另一侧表面的俯视图；
图6为本发明所述实施例3所得金属气体扩散层的一侧表面的俯视图；
图7为本发明所述实施例3所得金属气体扩散层的另一侧表面的俯视图；
图8为本发明实施例1与对比例1及对比例2所得金属气体扩散层的排水速度对比图；
图9为本发明实施例1与对比例1及对比例2所得金属气体扩散层的液态水饱和度对比图；
图10为本发明实施例1与对比例1及对比例2所得金属气体扩散层的电流密度对比图；
其中，1-金属气体扩散层，21-开孔A，22-开孔B，3-类漏斗状贯穿孔的头部，4-类漏斗状贯穿孔的裙部；S1-开孔A与最临近的开孔B的边缘之间的间距，S2-相邻两个开孔A的内心之间的间距，S3-相邻两个开孔B的内心之间的间距；h1-头部的高度，h2-裙部的高度，d1-开孔A的内切圆的直径，d2-头部与裙部的相连面的内切圆的直径，d3-开孔B的内切圆的直径。
具体实施方式
下面结合附图并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
本实施例提供了一种金属气体扩散层，其两侧表面的俯视图如图1及图2所示，图1中沿虚线的剖面示意图如图3所示，所述金属气体扩散层1的材料为金属钛，其长度为30mm，宽度为30mm，厚度为400μm；在所述金属气体扩散层1中，依次正反分布着有序的类漏斗状贯穿孔，使所述金属气体扩散层1形成内壁部分以及位于两侧表面的开孔A21及开孔B22；所述类漏斗状贯穿孔的形状分为头部3和裙部4；所述头部3与裙部4的中轴线为同一直线且垂直于所述金属气体扩散层1的两侧表面；所述贯穿孔的内壁总面积占所述金属气体扩散层1的内外表面的总面积的70％；
所述头部3为圆台，所述头部3在所述金属气体扩散层1的表面形成直径d1＝60μm的圆形开孔A21；所述头部3的高度h1为100μm，占所述金属扩散层厚度的25％；所述裙部4为圆台，所述裙部4在金属气体扩散层1的表面形成直径d3＝18μm的圆形开孔B22；所述裙部4的高度h2为300μm；所述头部3与所述裙部4于所述金属气体扩散层1的内部等面相连，且连接面为直径d2＝15μm的圆形；从以上可以看出，所述类漏斗状贯穿孔中h1＞h2，且d1＞d3＞d2；
所述金属气体扩散层1的两侧表面的所述开孔A21的垂直正投影相切，如图3中虚线所示；所述开孔B22的垂直正投影完全处于所述开孔A21的垂直正投影内部；在同一侧面中，所述相邻的两个开孔A21的内心之间的间距S2为120μm；所述相邻的两个开孔B22的内心之间的间距S3为120μm；所述开孔A21与最临近的开孔B22的边缘之间的间距S1为21μm；
所述金属气体扩散层1的内外表面还压印有0.2mm厚的不锈钢保护层。
实施例2
本实施例提供了一种金属气体扩散层，其两侧表面的俯视图如图4及图5所示，所述金属气体扩散层1的材料为铜合金，其长度为35mm，宽度为25mm，厚度为300μm；在所述金属气体扩散层1中，依次正反分布着有序的类漏斗状贯穿孔，使所述金属气体扩散层1形成内壁部分以及位于两侧表面的开孔A21及开孔B22；所述类漏斗状贯穿孔的形状分为头部和裙部；所述头部与裙部的中轴线为同一直线且垂直于所述金属气体扩散层的两侧表面；所有所述贯穿孔的内壁的总面积占所述金属气体扩散层的内外表面的总面积的80％；
所述头部为正四棱台，所述头部在金属气体扩散层的表面形成正方形开孔A21，所述开孔A21的内切圆的直径为55μm；所述头部的高度为60μm，占所述金属扩散层厚度的20％；所述裙部为正四棱台，所述裙部在金属气体扩散层的表面形成正方形开孔B22，所述开孔B22的内切圆的直径为14.3μm；所述裙部的高度为240μm；所述头部与所述裙部于所述金属气体扩散层的内部等面相连，且连接面为正方形，连接面的内切圆的直径为11μm；
所述金属气体扩散层两侧表面的所述开孔A21的垂直正投影相切；所述开孔B22的垂直正投影完全处于所述开孔A21的垂直正投影内部；在同一侧面中，所述相邻的两个开孔A21的内心之间的间距S2为110μm；所述相邻的两个开孔B22的内心之间的间距S3为110μm；所述开孔A21与最临近的开孔B22的边缘之间的间距S1为20.35μm；
所述金属气体扩散层的内外表面还压印有0.1mm厚的不锈钢保护层。
实施例3
本实施例提供了一种金属气体扩散层，其两侧表面的俯视图如图6及图7所示，所述金属气体扩散层1的材料为不锈钢，其长度为60mm，宽度为50mm，厚度为600μm；在所述金属气体扩散层1中，依次正反分布着有序的类漏斗状贯穿孔，使所述金属气体扩散层1形成内壁部分以及位于两侧表面的开孔A21及开孔B22；所述类漏斗状贯穿孔的形状分为头部和裙部；所述头部与裙部的中轴线为同一直线且垂直于所述金属气体扩散层的两侧表面；所有所述贯穿孔的内壁总面积占所述金属气体扩散层的内外表面的总面积的75％；
所述头部为正三棱台，所述头部在金属气体扩散层的表面形成等边三角形(正三角形)开孔A21，所述开孔A21的内切圆的直径为70μm；所述头部的高度为180μm，占所述金属扩散层厚度的30％；所述裙部为正三棱台，所述裙部在金属气体扩散层的表面形成等边三角形开孔B22，所述开孔B22的内切圆的直径为29.4μm，所述裙部的高度为300μm；所述头部与所述裙部于所述金属气体扩散层的内部等面相连、且连接面为等边三角形，连接面的内切圆的直径为21μm；
所述金属气体扩散层两侧表面的所述开孔A21的垂直正投影相切；所述开孔B22的垂直正投影完全处于所述开孔A21的垂直正投影内部；在同一侧面中，所述相邻的两个开孔A21的内心之间的间距S2为99μm；所述相邻的两个开孔B22的内心之间的间距S3为99μm；所述开孔A21与最临近的开孔B22的边缘之间的间距S1为20.3μm；
所述金属气体扩散层的内外表面还压印有0.3mm厚的不锈钢保护层。
对比例1
本对比例提供了一种金属气体扩散层，所述金属气体扩散层的材料为金属钛，其长度为30mm，宽度为30mm，厚度为400μm；在所述金属气体扩散层中，依次正反分布着有序的类漏斗状贯穿孔，使所述金属气体扩散层形成内壁部分以及位于两侧表面的开孔A及开孔B；所述类漏斗状贯穿孔的形状分为头部和裙部；所述头部与裙部的中轴线为同一直线且垂直于所述金属气体扩散层的两侧表面；所述贯穿孔的内壁总面积占所述金属气体扩散层的内外表面的总面积的70％；
所述头部为圆台，所述头部在所述金属气体扩散层的表面形成直径为60μm的圆形开孔A；所述头部的高度为100μm，占所述金属扩散层厚度的25％；所述裙部为圆柱，所述裙部在金属气体扩散层的表面形成直径为15μm的圆形开孔B；所述裙部的高度为300μm；所述头部与所述裙部于所述金属气体扩散层的内部等面相连，且连接面为直径15μm的圆形；
所述金属气体扩散层的两侧表面的所述开孔A的垂直正投影相切，所述开孔B的垂直正投影完全处于所述开孔A的垂直正投影内部；在同一侧面中，所述相邻的两个开孔A的内心之间的间距为120μm；所述相邻的两个开孔B的内心之间的间距为120μm；所述开孔A与最临近的开孔B的边缘之间的间距为22.5μm；
所述金属气体扩散层1的内外表面还压印有0.2mm厚的不锈钢保护层。
对比例2
本对比例提供了一种金属气体扩散层，所述金属气体扩散层的材料为金属钛，其长度为30mm，宽度为30mm，厚度为400μm；在所述金属气体扩散层中，分布着均匀有序的圆柱状贯穿孔，使所述金属气体扩散层形成内壁部分以及位于两侧表面的圆形开孔A及圆形开孔B，所述开孔A与B的直径均为60μm；所述圆柱状贯穿孔的中轴线垂直于所述金属气体扩散层的两侧表面；且所述圆柱状贯穿孔的内壁总面积占所述金属气体扩散层的内外表面的总面积的70％；
所述金属气体扩散层1的内外表面还压印有0.2mm厚的不锈钢保护层。
采用COMSOL软件搭建金属气体扩散层模型，基于水平集方法计算气体扩散层中的电流密度和液态水的体积分数。如图8-10所示，为实施例1及对比例1和对比例2所得结果。
图8为本发明实施例1与对比例1及对比例2所得金属气体扩散层的排水速度对比图，对比例1与实施例1的区别在于裙部为圆柱，而对比例2的头部及裙部组成完整的圆柱，即现有技术中常采用的通孔结构；从图中可以看出，在相同的时间内，实施例1所得金属气体扩散层液态水上升高度最大，且在0.2s后与对比例1及对比例2的液态水上升高度差异逐渐明显，可以看到实施例1的排水速度大于对比例1，远大于对比例2；
图9为本发明实施例1与对比例1及对比例2所得金属气体扩散层的液态水饱和度对比图，表示贯穿孔内水的饱和程度，在同样的时间内，对贯通孔内可容纳的水量进行分析发现，对比例2在反应初始到0.1s范围内的水容量更多，但是实施例1所得金属气体扩散层在此过程中保持良好的上升趋势，在0.1s时的水饱和度数值已经与对比例2十分接近并维持较大的增长速度，且远大于对比例1的数值；
图10为本发明实施例1与对比例1及对比例2所得金属气体扩散层的电流密度对比图，从图中可以发现，在相同的电压下，实施例1相比于对比例2有着较优的电流密度，虽然实施例1比对比例1电流密度稍低，但从图8及图9的分析来看实施例1具有更好的导气排水能力。
因此，从以上可以看出，本发明在所述金属气体扩散层中设置依次正反分布的类漏斗状贯穿孔能起到很好地引导并加快气体和液态水通过的效果，从而提高金属气体扩散层的渗透率，有利于提升电池的反应速率。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种金属气体扩散层，其特征在于，在所述金属气体扩散层中，依次正反分布类漏斗状贯穿孔，所述类漏斗状贯穿孔由头部与裙部组成，所述头部与裙部均为台体，所述头部对应的表面开孔为开孔A，所述裙部对应的表面开孔为开孔B；所述头部的高度占所述金属气体扩散层厚度的20~30%；所述头部与所述裙部的相连面的内切圆的直径为所述开孔A的内切圆的直径的20~30%；所述开孔B的内切圆的直径为所述头部与所述裙部的相连面的内切圆的直径的1.2~1.4倍。
2.根据权利要求1所述的金属气体扩散层，其特征在于，所述头部与所述裙部为等面连接。
3.根据权利要求1所述的金属气体扩散层，其特征在于，所述头部与所述裙部均为圆台。
4.根据权利要求1所述的金属气体扩散层，其特征在于，所述头部与所述裙部的中轴线为同一直线且垂直于所述金属气体扩散层的两侧表面。
5.根据权利要求1所述的金属气体扩散层，其特征在于，所述类漏斗状贯穿孔的内壁总面积占所述金属气体扩散层的内外表面的总面积的70~80%。
6.根据权利要求1所述的金属气体扩散层，其特征在于，所述开孔A的内切圆的直径为55~70μm。
7.根据权利要求2所述的金属气体扩散层，其特征在于，所述金属气体扩散层两侧表面的所述开孔A的垂直正投影相切。
8.根据权利要求1所述的金属气体扩散层，其特征在于，所述金属气体扩散层的材料包括钛、铜、不锈钢或合金中的任意一种或至少两种的组合。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的金属气体扩散层的制造方法，其特征在于，所述制造方法首先采用3D打印技术得到金属基体，然后再利用激光技术加工出所述类漏斗状贯穿孔，得到所述金属气体扩散层；依次经过清洗与热处理后，在所得金属气体扩散层的内外表面上压印0.1~0.3mm厚的不锈钢保护层。
10.一种根据权利要求1-8任意一项所述的金属气体扩散层在质子交换膜燃料电池中的应用。
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