随着世界范围内对绿色能源研究的发展,质子交换膜燃料电池(PEMFC)已经成为有效利用氢能源的理想能量转换装置。炭纸是作为PEMFC四大关键部件之一的气体扩散层(GDL)常用基材,其结构和性能参数对电池性能有重要的影响。本论文着眼于PEMFC对炭纸的实际要求及目前国产炭纸的现状,以树脂浸渍、模压固化、热处理等传统制备工艺为基础,分别从改性炭纸坯体和浸渍剂两个角度出发,对制备满足燃料电池需要的炭纸进行了新的探索和尝试。　　 用长炭纤维无纺布改性炭纸坯体,研究了坯体中长炭纤维无纺布的添加对炭纸性能的影响。结果表明:长炭纤维的添加,在有效改善了炭纸的强度和韧性的基础上,提高了炭纸的导电能力,并在一定的长炭纤维含量范围内满足了燃料电池对炭纸透气性的要求。在保证炭纸透气性的前提下,当长炭纤维无纺布加入量为炭纸初坯质量10wt％时,制得炭纸的综合性能最好,基本参数如下:厚度0.23mm,密度0.47g/cm3,抗拉强度、抗弯强度及弯曲挠度分别为28.15MPa、83.89MPa和1.1mm.,分别比改性前提高了62.5％、154％、64％,电阻率2.39mΩ.cm,孔隙率71.7％,透气率2130 ml·mm·cm-2·hr-1·mmAq-1。　　 用丁腈橡胶共聚改性酚醛树脂作为浸渍剂,研究了丁腈橡胶对炭纸性能的影响。结果表明:随丁腈橡胶添加量的增加,炭纸的孔隙率、透气性及导电能力均得到了改善,电池极化曲线也有力印证了炭纸质量的提高,并且发现界面结合程度对炭纸导电能力的影响大于石墨化度的影响。炭纸的强度先增加后降低,当丁腈橡胶添加量占酚醛树脂质量33.3wt％时炭纸强度达最大值,因此从电池耐久性及节约成本的角度考虑,认为添加占酚醛树脂33.3wt％的丁腈橡胶为合理添加量。当丁腈橡胶添加量为33.3wt％时,制得炭纸性能如下:电阻率3.44mΩ·cm,孔隙率77.4％,透气率为2498.14 ml·mm·cm-2·hr-1·mmAq-1,抗拉强度和抗弯强度分别为34.7 Mpa和71.52MPa,分别比改性前提高了94％和71％。在分别以氢气和氧气作燃料和氧化剂的条件下,当电流密度为2106 mA·cm-2时电池输出电压可达0.532V。