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摘要：空气呼吸型聚合物电解质燃料电池是一种便携式电化学装置，文章首先介绍了其基本原理和结构，包括阳极、阴极、聚合物膜等组成部分，并指出了其相对于其他类型燃料电池的优点，如低成本、高效率、易于制造等。

关键词：空气呼吸型、聚合物燃料电池、开放集流体、气体扩散层、催化剂层

英国谢菲尔德大学的Fatma Calili-Cankir教授团队最新发表在《再生能源》综述文章，详细介绍了关于空气呼吸型聚合物电解质燃料电池。

空气呼吸型聚合物电解质燃料电池是一种便携式电化学装置，其中氧气通过自然对流直接从环境空气中获取，并在阴极处还原；而氢作为燃料从储存装置供应到阳极，在那里被氧化。

这种燃料电池的关键组件如图所示：一个开放的阴极集流体、一个阳极集流体、两个气体扩散层、两个催化剂层和聚合物电解质膜。供应到空气呼吸型聚合物电解质燃料电池中的氢通常不加湿；水直接从开放的阴极中提取，理论上应该足够进行初始加湿。

文章首先介绍了空气呼吸型聚合物电解质燃料电池的基本原理和结构，包括阳极、阴极、聚合物膜等组成部分，并指出了其相对于其他类型燃料电池的优点，如低成本、高效率、易于制造等。

接着，文章详细介绍了如何通过优化关键参数来提高空气呼吸型聚合物电解质燃料电池的性能。

其中，作者指出了设计和材料选择对于提高当前集流体效率至关重要，并且列举了一些常用材料及其特点；阴极气体扩散层的设计和材料也是影响燃料电池性能的重要因素，作者介绍了一些常用的材料和制备方法；催化剂层是燃料电池中最重要的组成部分之一，文章详细介绍了不同类型催化剂的特点及其在空气呼吸型聚合物电解质燃料电池中的应用；最后文章还介绍了电池方向对于空气呼吸型聚合物电解质燃料电池性能的影响，并提出了一些优化建议。

此外，文章还讨论了环境条件对燃料电池性能的影响，包括温度、湿度等因素，并介绍了一些缓解这些影响的方法。

最后，文章简要介绍了氢气储存和输送技术等问题，并指出了未来空气呼吸型聚合物电解质燃料电池发展的方向和挑战。

相较于其他燃料电池，空气呼吸型聚合物电解质燃料电池其优缺点如下：

优点：

1. 空气呼吸型聚合物电解质燃料电池不需要外部供氧，因此可以减少系统复杂度和成本。

2. 通过优化组件设计和材料选择等技术路径，可以提高空气呼吸型聚合物电解质燃料电池的性能和稳定性。

3. 空气呼吸型聚合物电解质燃料电池可以使用廉价、易得的燃料（如甲醇、乙醇等），具有较高的能量密度。

缺点：

1. 空气呼吸型聚合物电解质燃料电池在高温、低湿等极端环境下容易出现水分积聚等问题，影响其性能和寿命。

2. 目前空气呼吸型聚合物电解质燃料电池的效率还比传统锂离子电池低，需要进一步提高。

3. 空气呼吸型聚合物电解质燃料电池中使用的燃料（如甲醇、乙醇等）可能会产生有害物质，需要进行处理和排放。

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空气呼吸型聚合物电解质燃料电池|综述