本发明提供了一种质子交换膜燃料电池用单层气体扩散层、制备方法及应用，所述质子交换膜燃料电池用单层气体扩散层由以下原料组成：碳纤维、疏水性聚合物粘结剂和造孔剂；所述碳纤维、疏水性聚合物粘结剂和造孔剂的质量比为1：0.075‑0.2：2。本发明的气体扩散层以碳材料、憎水性粘结剂、造孔剂为原料，通过干法模压制备得到单层气体扩散层，具有良好的疏水性、气体渗透性以及导电性，能够减少水排出的阻力，从而缓解阴极水淹。制备得到的气体扩散层厚度、孔隙率可控；制备过程简单，条件温和。将本发明制备的单层气体扩散层用作燃料电池的气体扩散层具有较好的电化学性能。