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氢气在阳极催化层中分解成电子和质子。其中电子通过GDL、双极板、集流体和外部电路转移到CCL，在那里它们与氧气和质子反应生成水。
GDL电导率通常使用有效介质近似来描述。多孔结构组分的性质通常用于描述介质的电导率。布鲁各曼近似通常用于模拟PEMFC中电子的传输。GDL电导率的测量通常使用四探针技术测量。Williams等 [24] 研究了西格里碳纸内的电导率，结果表明电导率高度依赖于所使用的裸碳纸及其所经历的处理（添加微孔层和PTFE）。Nitta等 [25] 测量了西格里SIGRACET10-BA碳纸在不同压缩力下平面和面内的有效电导率。他们发现，电导率与压缩力呈线性关系，并且电导率随着压缩力的增加而增加，因为纤维之间的电阻随着压缩力增加而减小。
对于常见的离聚物包覆的Pt/C的CCL，由于Pt的密度远大于碳，而且低Pt负载是降低成本的发展趋势，Pt颗粒的体积分数很小，因此Pt粒子对电子传导的贡献不大，电子传导主要由碳载体的性质决定。在催化剂团聚体内部，碳颗粒通过共价键强烈融合在一起，使得体电导率相当高。CCL中电子传导受到相邻团聚体之间碳-碳接触的限制。CCL的电子传导率主要由Pt/C纳米颗粒聚集体的电学行为决定。这不仅与材料的本征电导率有关，还与聚集体的导电性相关。颗粒之间的界面引起了电荷传输额外的阻力，导致聚集体的电导率通常低于单个颗粒之间的电导率。导电颗粒之间的接触面和配位数的增加可以增加电导率，可以通过扩大颗粒之间的接触面积来增加电导率，但也可能发生一些弹性和塑性形变。Shetzline等 [26] 通过混合炭黑与Nafion（1100EW）制备薄膜并测量其电子电导率，当碳的质量分数低于5%时，在25%～100%的RH区间内，电子电导率的值介于10 -4 ～10 -3 S·m -1 区间；当碳的质量分数大于5%时，电子电导率随着碳含量的增加而增加，含有20%炭黑的薄膜的电导率值在所有的RH区间增加至10 -2 ～10S·m -1 。