本发明提供一种新型阳极扩散层，设置在催化层与双极板之间，包括：具有与所述催化层接触的第一面以及与所述双极板接触的第二面，所述新型阳极扩散层沿垂直所述第一面到所述第二面的方向分成若干孔隙率区域，若干孔隙率区域的孔隙率沿从所述第一面到所述第二面的方向逐渐增大。本发明还提供一种质子交换膜水电解池。本发明基于分级孔隙结构扩散层，能够起到大幅增强电解池内气液传质的作用；扩散层孔隙率呈梯度可以降低气体饱和度进而提高反应物渗透率，可以改善表面接触和增强反应物渗透，减少欧姆损耗以及传质损失，整个电解池的效率和稳定性都得到显著提高，能够适应高负荷动态工作和间歇运行的工作环境。