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气体扩散层(Gas Diffusion Layer，GDL)是直接甲醇燃料电池(Direct MethanolFuel Cell，DMFC)的一个重要组件，由支撑层(Supporting Layer，SL)和微孔层(Micro-Porous Layer，MPL)组成。GDL的结构和组分设计决定了DMFC液体、气体、电子的传递性能，影响电池的比功率，而其耐久性的提高对于降低成本、加快商业化进程具有非常重要的意义。本论文对阴极气体扩散层支撑层的组分进行了调整，考察其对扩散层传质性能的影响，并采用离线加速实验对阴阳极气体扩散层的耐久性进行了研究，该方法的优点是不需要电池在原位条件下运行，减小其他因素的干扰，并且所需时间比较短。
在阴极气体扩散层组分设计试验中，首先对支撑层材料-碳纸用聚四氟乙烯(PTFE)进行疏水处理，利用不同浓度的乳液进行一次或多次的处理，考察疏水处理后的样品的结构和性能，在此基础上用30％的H2O2进行加速老化实验，通过分析对比加速实验前后各项参数的变化来判断最优的组分比例。对阳极气体扩散层的耐久性实验主要设计了4.0 mol/L的甲醇水溶液和1.0 mol/L的乙醇水溶液两种加速实验体系。实验主要考察阳极气体扩散层在制备过程中，不同的热处理温度对作为粘结剂的Nafion树脂的稳定性的影响。研究发现：
(1)在阴极气体扩散层的支撑层中加入PTFE能有效构建疏水孔道，通过调节PTFE的量和采用不同的疏水处理方式可以控制支撑层的传质能力。PTFE含量在15％～30％时，支撑层有足够的疏水性，孔隙率较大，且电阻率比较小，形成较为理想的水、气、电三相通道。从耐久性实验结果看，PTFE具有良好的化学稳定性，总体来说被双氧水侵蚀的程度不高。相比较而言，PTFE含量高的样品耐久性更好一些。在制备工艺上，为得到PTFE含量相同的支撑层，用低浓度的PTFE乳液多次进行疏水处理效果比用高浓度的单次处理效果更好。
(2)在甲醇水溶液氛围中，未经热处理的阳极气体扩散层很容易被甲醇侵蚀，导致粘结剂Nafion的流失和碳黑颗粒的剥落，降低气体扩散层的机械性能和电化学性能。经过135℃和150℃热处理的扩散层表现出了较好的稳定性，被侵蚀的程度要轻得多。在乙醇水溶液氛围中，阳极气体扩散层的耐久性没有因热处理而得到改善。气体扩散层在乙醇的侵蚀下非常快地发生老化。