本发明公开了一种气体扩散层及其制备方法和应用。该气体扩散层包括依次贴合的第一微孔层、第二微孔层和基底层;第一微孔层包括碳粉、聚四氟乙烯和SiO
2/还原氧化
石墨烯复合材料;第一微孔层的SiO
2/还原氧化石墨烯复合材料中SiO
2的质量百分比为5~50%;第二微孔层包括碳粉、聚四氟乙烯和SiO
2/还原氧化石墨烯复合材料;第二微孔层的SiO
2/还原氧化石墨烯复合材料中SiO
2的质量百分比为5~50%;第一微孔层中SiO
2占第一微孔层的质量百分比低于第二微孔层中SiO
2占第二微孔层的质量百分比。本发明可确保大电流密度下扩散层的疏水特性,水气传输性能好,优化燃料电池性能。