气体扩散层在质子交换膜燃料电池的电极中,起到支撑催化层、传导电子、提供气体通道和排出水等多重作用,是影响电池电极性能的关键部件之一。碳纸是气体扩散层的主要组成材料,目前碳纸的生产主要由国外公司垄断,国内研究仍处于实验室阶段。本文以PAN基碳纤维为主要原料,碳纳米管为辅助原料,采用湿法造纸技术制备了用于燃料电池气体扩散电极的碳纸,主要研究了碳纸的原料与助剂,打浆及抄纸工艺,热压,碳化及石墨化,憎水工艺对其结构和性能的影响,并用压汞仪,高阻仪,视频接触角测量仪,SEM及XRD对其进行了表征,并且优化了碳纸的成型工艺。实验结果表明;(1)用PAN基碳纤维,切断成长度分布为3.5mm;碳纳米管在复合物(碳纤维和碳纳米管)中的含量为8%;用3mol/l的NaOH溶液活化碳纤维样品;分散剂为聚氧化乙烯(PEO),在浆液中含量为0.01%,配成造纸的原料与助剂。(2)用原料与助剂再进行造纸,其中,打浆时间为10min,抄纸时间为10min。(3)然后将碳纸进行热压和碳化石墨化,其中,热压工艺;温度为145℃,压力为4MPa,热压时间为15min,石墨化温度为2200℃。(4)最后将碳纸用聚四氟乙烯(PTFE)乳液浸渍后再进行热处理,其中,热处理温度为340℃,恒温时间为30min。所制的碳纸具体指标;厚度为0.3mm,密度为0.40-0.50g/cm~3,孔隙率为75.90%,平均孔径为20-30μm,电阻率为8-15mΩ·cm,接触角为120-130°,基本可以满足燃料电池气体扩散电极使用的需求。