从分子运动理论出发，考虑扩散层对传质的影响，根据扩散规律建立一定的模型，对氢氧质子交换膜燃料电池的阴极和阳极极限电流进行理论研究和具体计算。结果表明，极限电流随着扩散层 厚度的增加而显著下降。当温度为 60 ，压力为 1 时，扩散层厚度为零
利用质子膜在溶剂中的膨胀和干燥后自动恢复到原来的尺寸，提出了提前膨胀的方法，以提高催化层与质子膜结合的有效面积和密度，从而提高膜电极的性能。本研究的结果证明了上述结论。同时，可以看出，即使没有粗糙化，采用预膨胀法获得的膜电极的性能也比传统膜电极有显著提高。
与质子膜的预膨胀和随后收缩相比，质子膜的表面粗糙化也有利于催化层与质子膜之间更紧密的接触，从而进一步增加电化学反应的活性面积。