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气体扩散电极由于广泛应用于燃料电池和氯碱等工业中，所以对其性能和结构的研究是很有必要的，而气体扩散电极扩散层的孔道结构对于提高电极的性能而言又起着十分关键的作用。本论文通过考察扩散层所用炭黑的种类、C/PTFE质量比以及添加造孔剂等因素系统的研究了扩散层孔道特征及其对氧还原电化学性能的影响，揭示出了扩散层孔道结构与电极电化学性能的内在联系。首先，通过考察扩散层炭黑种类，结果表明次生孔在反应气体传输方面要比初生孔更加重要，并且找到了表征扩散层的关键参数气体透过率系数K值，随着K值的增大，阴极氧还原的电流密度也相应增大，综合考虑到电极孔道结构及电化学特征、电阻率、以及亲/疏水等性质选择了GCB作为扩散层的炭黑原料。其次，由于扩散层中的PTFE对孔结构的形成十分重要，所以研究了扩散层组分炭黑与PTFE质量比对孔道结构和电化学性能的影响，发现了扩散层存在一个较佳的PTFE含量（30%）使得初生孔和次生孔平均孔径和孔体积均比较大分别为60.90nm和0.4748ml/g，此时，K-C方程气体透过率系数较高为5.43×10-6darcy，氧气的传输在扩散层中可以快速而充分的进行，电极的电化学性能也较佳，这是因为纳米尺度上的由PTFE和炭黑所形成的孔道结构的协同扩散促进了反应气体扩散到催化层三相反应位点上参与电极反应的缘故。除此之外，还发现了PTFE在形成次生孔方面发挥着重要的作用。然后，为了设计出不同的孔道结构来找到最佳的孔径分布，所以在扩散层中添加相同质量分数的造孔剂对孔道结构进行设计，发现了造孔剂对初生孔峰分布范围没有影响，主要是增加了次生孔体积；电化学测试表明，（NH4）2C2O4电极性能最佳，这是因为其具有最大的次生孔孔径144nm和次生孔孔体积0.3032ml/g；通过草酸铵与NaCl电极对比发现“孔体积因素”对于反应气体的供应能力要比“孔径因素”更重要，所以，在一定的孔径范围内，通过增加初生孔和次生孔孔体积可以有效的提高气体扩散电极的性能，这也就揭示出了添加造孔剂后电极之所以活性提高的原因和作用机制。最后，通过对比长期运行前后的气体扩散电极的孔道结构，揭示出了电极性能下降的“孔道原因”：长期运行对于初生孔孔径和孔体积并无影响，主要是降低了次生孔孔体积（孔隙率）以及其所占总孔体积的百分比，减小了次生孔的平均孔径，使得K-C方程气体渗透率系数降低，也就是对气体的传输能力下降，最终导致电极性能恶化。