고분자 전해질 연료전지의 핵심 부품인 기체확산층은 스택 체결 시 양쪽 분리판 리브에 의해 국부적으로 압축 정도가 달라진다. 따라서 기체확산층의 전기적 및 물질 수송 특성은 압축률에 따라 변하며, 이는 생성물 공급, 반응물 배출, 전자 이동에 영향을 미친다. 또한, 분리판 채널 위치에 따라 기체확산층에서 생성물의 농도 구배가 달라지므로 액상물의 확산 효과에 차이가 발생한다. 따라서 연료전지 성능 향상을 위해선 분리판 유로 설계와 함께 양쪽 유로의 조합을 고려해야 한다.
본 연구는 유로 디자인의 영향을 배제하기 위해 네 가지 조합에서 동일한 공기극 분리판을 사용하고 연료극 분리판만을 변경하여 성능 및 과전압을 비교하였다. 전체 조합은 Parallel, Rotate, Shift, Wavy이다. 과급률과 상대습도가 다른 세 가지 운전조건에서 전류-전압 곡선, 전기화학 임피던스 분광법, 한계 전류 측정을 통해 과전압을 분석했다. 기상에서의 활성화 과전압과 농도 과전압, 오믹 과전압, 액상 물에의한 과전압으로 분리해 명확한 성능 분석을 진행하였다.
물에 의한 과전압이 성능에 지배적인 영향을 미쳤다. Shift는 높은 물 배출 효과로 기체확산층의 낮은 압축률에도 우수한 성능을 보였지만, Parallel은 플러딩에 의해 가장 낮은 성능을 보였다. Rotate와 Wavy에서 기체확산층의 압축률은 유사했지만, Wavy의 성능이 더 우수했다. 즉, 유사한 물질 수송 특성을 가진 기체확산층에서 농도 구배 차이로 물 배출 성능이 달라지는 것을 확인하였다. 결과적으로, 동일 운전 조건에서 유로 조합 변경을 통해 성능이 최대 51% 향상되었다.