应用于乘用车领域的质子交换膜燃料电池，具有高效，环保等特点，但出于结构设计的要求，往往省略气体加湿模块，导致燃料电池内部工作湿度较低，从而对电池的自增湿能力提出了较高的要求。本项目希望通过电池敏感性测试与模拟仿真手段，研究乘用车工况下气体扩散层的水气传输规律，进而通过选材，结构设计，工艺优化等手段对气体扩散层微孔层进行设计开发，优化乘用车怠速点与额定点的水管理问题。

在低湿度条件下，质子膜与催化层离聚物传质效率严重下降，阻抗升高，会导致燃料电池性能大幅下降。因此在乘用车工况下，希望膜电极具备较好的自增湿性能，即在低电密运行产水较少时，气体扩散层起到较好的保水性，维持电池内部湿度；而高电密运行时，及时排出多余的水，避免较大的传质极化。从而使得燃料电池在乘用车工况的怠速点与额定点运行时，都维持较好的工作性能。

在微孔层设计方面，通过对碳材料的物性表征，配方的优化和改进，最终制备出了性能最佳的微孔层。并通过电池极化测试与湿度敏感测试，验证了制备出的气体扩散层在乘用车工况下极化性能良好，在怠速点与额定点运行时能够维持较高的功率，具有较好的湿度适应性。

在仿真方面，构建了一套将随机重构方法与COMSOL仿真相结合的计算模型。模型可以生成具有不同材料特征的三维矩阵。通过提取矩阵中储存的材料参数，可以更精确的计算不同的气体扩散层对燃料电池工作性能与自增湿能力的影响。