燃料電池的電極實際上是一個位于離聚合物膜和導電多孔基板之間的催化劑薄層，在該層發(fā)生電化學反應。更確切的說，電化學反應發(fā)生在催化劑表面，由于有三種組分，即氣體、電子和質子參與電化學反應，因此反應是發(fā)生在催化劑表面三種組分均能到達的部分。電子通過導電顆粒，包括催化劑本身，但非常重要的是催化劑顆粒應在某種程度上與基板電氣相連；質子通過離聚物，因此，催化劑必須與離聚物緊密連接；最后，反應氣體只能通過間隙，為保證氣體流動到反應處，電極必須是多孔的；同時，產(chǎn)生的水必須有效清除，否則電極獎浸入水中而阻止氧的進入，這些反應是發(fā)生在三相交界處，即離聚物、固體和間隙。其中催化劑層附著于離聚物的膜，膜和催化劑的組合稱為MEA。

氣體擴散層

在催化劑層和雙極板之間的層稱為氣體擴散層、電極基板或擴散器/集流器，盡管氣體擴散層并不直接參與電化學反應，但在PEM燃料電池中具有多個重要功能：

為反應的的氣體從流場通道到催化劑層提供路徑，使之進入整個活性區(qū)域；

為產(chǎn)生的水從催化劑層到流場通道提供通路；

將催化劑層與雙極板電氣連接，使得電子形成完整電路；

也可用于將在催化劑層的電化學反應中產(chǎn)生的熱傳導到雙極板，這可作為一種散熱方式；

對MEA提供支撐，防止下垂到流場通道。

根據(jù)功能，氣體擴散層所需的特性包括：

必須具有足夠多的孔以使得反應氣體和產(chǎn)物水均可流過(注意這些通量的方向相反)。根據(jù)流場的設計，貫穿平面的和平面的擴散都很重要；

必須在平面內或貫穿平面既導電又傳熱，界面電阻或接觸電阻通常比體積電導率更重要；

由于催化劑層是由分散的微小顆粒組成，朝向催化劑層的氣體擴散層中的孔不能太大；

必須具有足夠的剛度以支撐“薄弱”的MEA，然而還必須具有一定的柔性來保證電接觸良好。?