邹浩斌，侯三英，熊子昂，廖世军（广东省燃料电池重点实验室，广东省教育厅新能源技术重点实验室，华南理工大学化学与化工学院，广东 广州 510641）



免增湿型空气自呼吸燃料电池的研究进展

邹浩斌，侯三英，熊子昂，廖世军
（广东省燃料电池重点实验室，广东省教育厅新能源技术重点实验室，华南理工大学化学与化工学院，广东 广州 510641）

摘要：空气自呼吸质子交换膜燃料电池是一种主动吸取空气的燃料电池装置，由于本身的高能量转换效率和反应产物环保的优点被广泛应用在各种移动供电系统中。但是空气自呼吸质子交换膜燃料电池正常工作需要面对一系列问题，包括防止反应气体泄漏、电化学反应生成水的管理、热量的扩散和能够长时间稳定工作以及由于反应气体的不充分湿润和质子交换膜内水分子的电渗，扩散和蒸发作用造成的质子交换膜脱水等，这些问题都会严重影响燃料电池的性能表现。因此本文围绕以上的问题介绍国内外的研究情况，包括空气自呼吸质子交换膜燃料电池各组成部件的研究和开发，例如单电池中阴极集流板的开孔样式对氧气运输和水分管理的影响，气体扩散层和双极板的材料选用；通过添加亲水物质或改良催化剂载体等方法制作免增湿膜电极来实现空气自呼吸燃料电池免增湿目的以及改良阴极部件构造使水分在亲水织物材料的毛细管作用下能够合理分布在膜电极周围。通过介绍国内外关于空气自呼吸燃料电池的应用实例，展望了空气自呼吸燃料电池的应用前景和发展趋势。最后对如何提高空气自呼吸燃料电池性能的方法也作出了简单的总结。

关键词：空气自呼吸质子交换膜燃料电池；膜电极；免增湿；碳载体；传质

第一作者：邹浩斌（1991—），男，硕士研究生，主要从事质子交换膜燃料电池研究。联系人：廖世军，教授，博士生导师。E-mail chsjliao@scut.edu.cn。

质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC） 被认为是补充锂基电池作为新一代移动电源的最佳选择，可以普遍地应用在移动手机、笔记本电脑和小型自动化仪器及机械工具等设备上[1]。但是增湿、冷却、空气供给设备不但增加了PEMFC的系统复杂程度和成本，还需要额外消耗能量来维持其正常工作。这些技术难题成为PEMFC应用于移动设备的重要障碍。

近年来发展起来的免增湿空气自呼吸质子交换膜燃料电池（air-breathing PEMFC，AB-PEMFC），可以省略传统PEMFC所需要的空气供给设备、增湿设备、以及冷却设备，直接暴露在空气中的阴极能够自主地吸取空气中的氧气作为反应气体，同时将热量自动散发到空气之中，这些特点使得AB-PEMFC的设计更加紧凑，质量能量密度得到大幅度提升，大大增加了质子交换膜燃料电池在小型移动设备上大规模应用的可能性。在目前小型移动设备迫切需要大容量电池的背景下，开发和研究可实用的AB-PEMFC具有十分重要的意义。

简单的AB-PEMFC单电池内部结构由图1所示，从上到下依次是：缝槽板(f)，硅胶垫片(d)，膜电极(e)，单极板(c)，阳极集流板(b)，端板(a)。

图1　空气自呼吸质子交换膜燃料电池结构示意图[2]

AB-PEMFC目前仍然存在几个亟待解决的关键问题，包括基于自然扩散和对流的氧气供给问题、水热管理、氢气供给和流场设计局限等，比如：有报道尝试在阳极流场采用没有气体出口的单端口流场，使进入流场内的氢气能够全部反应完全，同时流场的另一端也装上了气体排放阀门，用于定时排放残留在流场内的杂质气体（如氮气或其他惰性气体），但是没有气体出口端却容易造成阳极水淹的现象[3]。在实际工作环境下（50℃以上），由于AB-PEMFC设计上的特点致使反应气体都没有被湿润，又由于阳极生成水的电渗、反扩散和在开放阴极上蒸发的共同作用常常会导致质子交换膜或催化层上的干枯现象。

针对AB-PEMFC存在的一些问题，近年来人们开展了大量的研究工作，取得了许多有重要价值的研究成果，本文将对一些主要研究工作加以介绍。

1　免增湿膜电极的制作

1.1免增湿质子交换膜

免增湿膜电极中的关键组成部分是质子交换膜，如由美国杜邦公司生产、在PEMFC中使用广泛的Nafion膜，具有优秀的质子传导率、完全湿润下的长期稳定性。因为氢离子需要结合水分子形成水合离子沿着Nafion膜内的磺酸根基团附近形成的湿润通道中迁移，所以在低湿度环境下，Nafion膜的质子传导率会大大降低，因此改良现有的Nafion膜，制作多功能复合型Nafion膜成为了国内外研究的热点。

添加亲水材料[4]到交换膜内能有效地改变交换膜的性能，如LI等[5]尝试改良传统的Nafion膜，以提高膜在低湿度环境下的质子传导能力，掺杂亲水性的SiO2到质子交换膜聚合物的离子域之中，令复合离子交换膜内形成了有机-无机界面，界面之间的强相互作用会使膜内的拉伸强度增大从而提高质子交换膜的耐用度。其过程见图2所示。

该复合型的有机-无机质子交换膜能够通过调整本身颗粒相互作用类型，不稳定化学键和表面能量来提高质子交换膜在低湿度和高温环境下的保水能力，以及不同运行条件下的机械强度。而复合膜性能的提高归结于掺杂组分的共同影响和固体颗粒界面的强协同作用。图2展示了自主制备的Nafion/SiO2复合膜在电池运行中，膜内部微观结构在经过快速相对湿度循环测试和热水浸渍溶解处理后的缓慢变化，发现不少二氧化硅溶解和质子交换膜发生形变导致性能的衰减，但是不可否认的是添加二氧化硅确实能通过自身的亲水性和协同作用改善质子交换膜的保水性能。LIANG等[6]制作了Nafion/SiO2/PBI复合离子交换膜，与纯Nafion膜相比，Nafion/SiO2/PBI复合膜的硬度更大，而且SiO2含量在5%之内，PBI含量在8%之内，两者的质量分数越大，复合膜的性能越好，但是随着两者的质量分数超过了临界值，该新型复合膜会由于自身质地过于硬脆而无法用于膜电极（membrane electrode assembly，MEA）中。实验表明在高低湿度变换过程中造成的质子交换膜溶胀程度，水分的保留能力以及在高温环境下电池性能等方面，Nafion/SiO2/PBI复合膜都明显优胜于普通的Nafion 膜[7]。YEUNG等[8]用全氟磺酸（PFSA）与沸石混合制作的复合质子交换膜，PFSA-zeolite复合的MEA在383K下能稳定地工作并维持一个月的时间，相比之下由Nafion117制作成的MEA则在353K的温度下就出现了严重的性能衰退。在质子交换膜的机械强度、保水能力、高温稳定性、控制溶胀形变程度等方面，复合膜都比商业的Nafion膜有不同程度的提高。

图2　SiO2掺杂在Nafion溶液中制作的复合Nafion膜示意图[5]

采用不同质子交换膜的基本骨架种类能制作不同种类和功能的质子交换膜[9-10]。JIANG等[11]的研究工作是利用壳内壁上连接羧酸根和壳外壁上连接咪唑基团的双壳层结构的聚合微型胶囊状复合物为添加剂，与磺化聚醚醚酮[sulfonated poly(ether etherketon)，SPEEK]基底混合制作成新型的质子交换膜，实验表明该新型复合膜的内层羧酸结构能够有效地保留水分，外层咪唑能够有效地降低水合离子的迁移自由能，综合新型SPEEK复合膜内外层基团的水管理能力，与传统的Nafion膜相比较，在高温环境（>100℃）和低湿度环境下，新型SPEEK复合膜都有更加出色的性能表现。类似的工作，WANG等[12]同样有开展，他们是将磺化的多水高岭土纳米管（sulfonated halloysite nanotubes，SHNTs）并合到SPEEK基底上形成纳米复合膜以研究膜结构与性能的关系，还分别对比了球状或片状填充物与管状填充物对SPEEK基底的内部通道网络的改良效果，并发现管状填充物对连接离子通道和形成长距离的连续质子传输轨道有着明显的效果，而MEAs中的水保留量，质子交换流量和质子传导率等实验结果都证实了SHNTs复合的SPEEK膜拥有更优秀的性能表现。

除了添加有利于水分保留和运输的亲水材料到膜内之外，也有科研工作者将铂催化剂混合物，如Pt-Nafion、Pt-C-Nafion或负载着铂金属氧化物的黏土或沸石与Nafion的混合物[8]，并合到质子交换膜基底中形成不同类型的复合型质子交换膜，其中Pt金属颗粒用于催化少量扩散到膜内的氢气和氧气的化合反应，生成的水分可以湿润阳极的催化层，提高质子传导率。

1.2免增湿催化层的设计

在没有外增湿系统的时候，通过改良质子交换膜上催化层的组成和结构来吸收反应生成水分也能提高膜内的水含量。改良催化剂组成方面，在MEA的催化层（catalyst layer，CL）中添加亲水性材料，如TiO2或SiO2[7，13-15]，通过氧化物亲水的属性，改变氧化物的质量分数来调节催化层中的亲水能力。UCHIDA等[14]将正硅酸乙酯（TEOS）和铂碳催化剂与Nafion溶液混合搅拌，制备出掺杂SiO2的Pt/C催化剂。在0.7V、30%空气相对湿度、80℃的实验条件下对催化剂进行电池测试，发现电流密度是不含SiO2的Pt/C催化剂的2.7倍，因此说明SiO2的添加对阳极水含量的增加，电池欧姆阻抗降低和阴极水反扩散都有重要的意义[7]。LIAO等[16-17]则在阳极Pt/C催化剂中添加高分子聚合物聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA），发现MEAs在低湿度时的性能与无机添加物如TiO2或SiO2、ZnO[18]等相比，电流密度同样得到了很大的提高。

有人也通过改良催化剂载体来提高催化层的性能表现，最近也涌现了很多新的载体材料，如聚合物/碳混合载体、聚合物/CNT和陶瓷/碳等复合载体[19-20]。优秀的载体可以为铂催化剂提供高分散性的附着位置，利于反应的催化过程和水分子在催化层内流畅地运输，如LIN等通过对碳黑进行柠檬酸处理，实现了铂催化剂的电化学性能提高，研究表明该铂/柠檬酸-碳黑（Pt/CA-CB）催化剂具备一定的保水能力，提升了膜电极的质子传导率[21]。因为一般的催化剂浆料都是由铂碳催化剂和Nafion溶液简单混合制备，这样不能保证反应气体都能顺利地达到铂金属颗粒的表面进行活化，所以结构合理的载体能对催化剂的性能起到重要的作用。

因此也可以从催化剂结构方面去改良，在气体扩散层（gas diffusion layer，GDL）和催化层之间添加一层用于水管理的亲水性的材料，如UHM 等[13]利用原子层沉积法沉积超薄层TiO2在阴极GDL的顶层微孔层（micro porous layer，MPL）上，使 PEMFCs在相当低的湿度环境下仍然有良好的功率输出，MPL能够将水有效地疏散到GDL上，由于TiO2与催化层的紧密接触可以降低电荷接触电阻，阻止催化剂颗粒掉落到GDL上，从而提高催化剂的使用效率和减缓电极水淹的问题[22-23]。原子层沉积技术有利于准确控制TiO2在MPL上的沉积质量，不但能尽量控制MEA的整体阻抗在相对较低的水平，还可以减少对MPL上有效水管理面积的损害。ALINK等[24]采取激光成孔技术将面向激光束一侧的MPL表面进行激光处理，造成各种深度不一的空穴，利于催化层内部生成的水分及时排出表面。因此构筑多孔道，比表面积大，利于水分子流转的微孔层对于平衡催化层与GDL之间的水分分布起到关键作用。

2　膜电极的其他增湿方法

PEMFC中的Nafion质子交换膜的湿润程度是决定电池性能的关键因素之一，因此采取不同的手段来实现Nafion膜的合理湿润吸引了科研工作者浓厚的兴趣。一般来说，湿润质子交换膜的方法分为两类，外部导向的湿润方式和内部导向的湿润方式[25]。通过外部设备加湿反应气体来湿润Nafion膜，如泡沫加湿罐、直接水蒸气喷射器，虽然湿润效果理想，但是由于要额外消耗能量，而且要集成到燃料电池反应堆中是非常复杂的工艺，成本昂贵，因此研发免除外增湿设备的MEA仍是广大科研工作者的研究重点所在。

内部导向的湿润方式则是对MEA的结构特点、材料选用、工艺手段和微观形貌进行优化或对GDL和气体流场设计的改良，保证燃料电池能够在低湿度条件下高功率密度地稳定输出。例如嵌入催化剂颗粒到质子交换膜内、设计双流道流场使干燥的进口气体被反应后气体湿润和使用多孔的双极板都是实现内部自增湿的方法。RAMYA等[25]就设计出一个新型的自增湿膜组件，还能组合到反应堆中。该自增湿膜由分布着微孔的渗透薄膜和两个流场组成，渗透膜放置在水流场和气体流场之间，液态水会通过渗透方式穿过薄膜而湿润进口气体。

膜电极结构里面，气体扩散层对反应气体的扩散和水管理起到非常重要的作用，目前有很多的大孔型的碳载体，如碳织布、碳纸、碳毡等，它们都具有良好的酸性稳定性，很高的气体渗透率和良好的电导性；或金属载体，如金属网、泡沫状金属和微型加工金属片，它们有良好的加工性能和大范围电势区间内的稳定性，被研究作为新型的GDL，而GDL上的微孔层是研究的重要对象，从碳载体的处理方法、湿润性、厚度和孔结构多方面去改良微孔层的水管理能力，从而获得新型的GDL[26]。

SHIMPALEE等[27-28]研究了GDL上发生水淹对PEMFC性能的影响，分别比较了经过PTFE处理后和处理前的GDL对水的扩散作用，发现经PTFE进行疏水处理过的GDL，能将多余的水排出电池外[29-30]，以免液体水挡住了气体进入流场的通道。SHI等[31]用含30% PTFE的碳纸作为支撑层，含20% PTFE的炭黑作为微孔层（MPL），而这两层材料共同作为MEA的气体扩散层（GDL），在刷涂铂碳催化剂到GDL上之前，先将炭黑和Nafion的混合浆料（质量比3∶1）喷涂到GDL的中心外围区域上，形成一个水传输区域（water transport region，WTR），然后再刷涂铂碳催化剂到GDL的中心矩形区域，如此MEAs在反应过程中生成的水就能通过WTR有效地从阴极经过Nafion膜传递到阳极的催化剂上，避免阳极催化层干枯引起质子传导率下降的问题。而单独添加PTFE在阴极的GDL上，由于本身的疏水性也能促使阴极生成的水逆扩散到阳极，实现湿润交换膜的目的[32]。PEMFC性能的提高离不开MEA的优秀水管理能力，因此在考虑提高MEA反应活性的位点数量以提高气体反应速率的时候，也要处理膜内水的平衡供给，要不然失衡的水分分配会导致MEA干枯和水淹的极端现象，造成大量活性位点的丧失与反应气体的供给失衡。

3　空气自呼吸燃料电池

3.1阴极集流板的结构设计

由于AB-PEMFC的设计特点，阴极是通过自主呼吸来获得氧气的，而氢气在阳极被催化分解为H+，并与水分子结合生成水合氢离子穿过质子交换膜到达阴极催化层与氧气发生反应生成水，并从阴极处排出外界，因此单电池中阴极集流板的设计对氧气的运输，产物水的排放有重要的作用。WEILAND等[33]在端板和阴极气体扩散层之间的集流板上蚀刻不同数量的开口以调节阴极氧气的流量和产物水的排速，使反应池能在合理的水含量和反应温度下进行工作，从而提高微型电池的功率密度，由图3所示。

图3　集流板上不同开孔率设计示意图[33]

再者AB-PEMFC电池的设计必须遵循轻化质量和紧密空间的原则，以便商品化应用。因此有人利用镀金的铝金属单极板，将集流板和端板组合为一整块的单极板，不但能有效地降低接触阻抗，还能减小电池体积。其中铝金属单极板开孔样式，平行开缝、圆形开孔或斜行开缝对电池性能有重要的影响。因为不同的开孔样式，孔间距和孔直径都分别能改变氧气在催化层上的分布情况以及气体质量传输系数[34]，从而大大地影响氧气的运输行为和水分的及时排出。HENRIQUES等[35]利用科姆索尔三维多重物理量模型（3D Comsol multiphysics model）来模拟空气在不同尺寸流场上分布的物理现象，通过计算空气浓度、压力和流速与输出电流的关系来获得最优化的流场通道的宽度和深度的数据，结果发现垂直的流场通道的槽深度为1.2mm时，燃料电池电堆的效率比槽深度为1.0mm时高出了26%。

据文献报道，阴极集流板的合理结构能解决水淹的问题和提高电池性能，MA等[36]采用一种新型的阴极流场设计，镶嵌压电装置在阴极流场上，产生的压电效应促使空气被压缩进入阴极流场里面，而压电装置在合适的振动频率下可以大大增大阴极流场上的氧气浓度，还能及时地将生成的水份泵出阴极缝槽。Ma还进一步研究了在双极板的阴极流场区域上添加十字交叉型的肋条，探究肋条宽度对提高电流密度，降低内部欧姆电阻和防止由于阴极和阳极的受力不均匀导致的MEA损坏。

3.2阴极部分的水管理方法

对阴极的结构改良始终是空气自呼吸燃料电池的重要研究部分[37-38]，其中水管理对电池性能的表现尤其重要。文献报道的管理方法可以分为被动式的水管理方法，FABIAN等[39]采用一种具备亲水性和导电性的织物材料，置放在集流板和气体扩散层之间，用于反应生成水的收集和再分布层。

主动式的水管理方法，如O’HAYRE等[40]就采用电渗泵来实现对反应池内部水分的主动管理，使用一种具有亲水性和电导性的管状织物材料放置在阴极集流板下，与阴极催化层接触，同时吸收生成的水分，一方面保持阴极催化层的湿润，使水分反扩散到阳极催化层上；另一方面，过量的水分通过织物材料的毛细管作用被电渗泵分离，排到外界。但是电渗泵需要外添加一个电势，在泵的内部形成电场，产生的库仑力使离子液体发生相对运动，排出到外界，需要消耗的能量不及燃料电池产出能量的2%，能够有效地维持反应池的稳定高效工作。

3.3反应气体供给

AB-PEMFC的燃料气体包括氢气和氧气，而氧气一般来源于空气。但是如何增强阴极氧气的浓度和如何供给氢气成为亟待解决的技术难题。氢气发生和储存是燃料电池进入市场的必要条件，如今，实验室中已研发出多种为氢氧燃料电池提供氢气的技术手段，例如最常见的储氢材料是LiAlH4和LiBH4。传统储氢材料的储氢容量一般是载体本身质量的10%，而气相储氢材料，包括甲烷和高温的重整气，则需要相配额外的储存装置，因此都会增大整个系统的体积和质量，因此目前的储氢技术若要整合在AB-PEMFC上仍有很大的困难，另外重整气还会产生CO和CO2等使催化剂中毒的有害气体。

KIM等[41]使用NaBH4在催化剂的作用下与水反应分解产生氢气，还能通过控制氢气生成速率来改变电池的输出功率，他们组装的一个含有8个平板电池片的电堆，输出的最大能量密度为3.1W （103mW/cm2），阴极反应温度只有46℃。AKIYAMA等[1]就采用AB5型金属氢化物（AB5-type metal hydride）作为氢源，该金属氢化物的槽筒的体积为13.2cm3，氢气储存量达到了6.7L，用此电源AB-PEMFC能放出11W·h的电量。氢气发生器必须具备氢气储量大、体积小巧和氢气生成速率稳定快速的特点。

3.4空气自呼吸燃料电池的应用实例

但是在实际应用上AB-PEMFC的电源系统若要维持稳定高效的运作，首先需要MEA、气体扩散层、双极板或单极板各部件能够相互配合，使反应气体与生成水分和热量能够在反应池内畅通无阻地反应与扩散，让反应气体在铂碳催化剂表面进行更完全的催化合成反应。当然外围的辅助设备也是提高AB-PEMFC电源系统性能表现的重要工具，但是外围的辅助设备的设计和选用标准应该是尽可能地低能耗，以减少对AB-PEMFC本身产生的电能的额外消耗，降低能量转换效率。CHAPARRO等[42]设计了一种AB-PEMFC的移动电源系统，在电子控制单元下，通过执行DC-DC转换命令，使AB-PEMFC单电池产生的低电压（0.5～0.8V）转换成3.3V的输出电压。AB-PEMFC同时还为阳极减压阀、增大阴极空气流速的风扇、超级电容器和LED灯、显示屏等电量消耗设备提供1W的电量，让设备维持20h的工作时间，而仅仅消耗1g氢气。

AB-PEMFC凭借能量转化率高，能量密度大和反应副产物只有水等技术和环保优点成为了商业电池应用开发的热点对象。其中在移动电池应用或小、微型PEMFC的电池应用方面吸引了大量科研工作者的兴趣。例如，由于台湾地区内搭载着内燃机的摩托车释放的二氧化碳和其他有害气体总量占台湾所有道路气体污染的三分之二，因此LIN等[43]开发了以AB-PEMFC为主要电源的电动摩托车，以减缓台湾地区内摩托车尾气造成的大气污染。该摩托车的电源是由56块单电池片组成的PEMFC电堆，在空气出口处装上48V的可控速直流风扇利用气流制造空气出口处的负压，使空气从每块单电池片的阴极的气体进口处吸入空气，由此提供大量氧化气体氧气，同时强制的空气对流冷却PEMFC电堆。另外摩托车的零部件还包括罐装的金属氢化物作为反应气体提供装置，DC-DC转换器，轮毂电机和电子控制单元。而摩托车在测试过程中的最大输出功率在2300W，维持了8s，同时电流也达到了50A，而摩托车的最快时速达到了53.2km/h，氢气的实际使用率达到了81%，作者将对燃料电池的氢气排放阀门的开关时间间隔作进一步优化使氢气使用效率提高到90%。

4　总结和展望

空气自呼吸燃料电池的输出性能的增强有赖于以下几个方面：①提高铂碳催化剂的活性；②增强膜电极的水管理能力；③优化电池组件的工艺设计，如气体流场的设计、膜电极上催化层的结构设计或质子交换膜的改良等。具体不管是向催化层或气体扩散层上添加亲水材料，还是在气体扩散层上建筑微孔层都能在不同程度上改良膜电极的水管理能力。免增湿空气自呼吸燃料电池需要额外考虑的是如何使外界大气能顺利地进入反应池，既充当氧化剂也起到冷却的作用，因此阴极缝槽板的结构、集流板的流场设计以及反应气体的供给系统都是关键技术问题，探索出最合理与高效的电池部件搭配。同时由于空气自呼吸燃料电池的便携性与高能量密度，使其具有巨大的应用前景，因此开发出性能优异的免增湿膜电极和继续完善自呼吸燃料电池部件结构设计上的优化以实现电池体积紧凑，质量能量密度高的目的，将会加速实现空气自呼吸燃料电池的完全商业化。

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综述与专论

Progress in the R&D of self-humidifying and air-breathing proton exchange membrane fuel cell

ZOU Haobin，HOU Sanying，XIONG Zi’ang，LIAO Shijun
（Key Laboratory of Fuel Cell of Guangdong Province，Key Laboratory of New Energy Technology of Guangdong Universities，School of Chemistry and Chemical Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510641，Guangdong，China）

Abstract：Air-breathing proton exchange membrane fuel cell (AB-PEMFC) is able to actively absorbing air，and widely applied in various mobile power system due to its high energy transition efficiency and the product’s environmental friendship. However，before the commercialization of AB-PEMFC，it must solve the problems such as fuel leakage，water produced by reactions，heat dissipation，stability of long-time running and the dry-out of the membrane or catalyst layer caused by reactant gas without sufficient external humidification and the electro-osmotic drag，diffusion and evaporation of inner water molecules. Thus this paper introduces research progress on key components of AB-PEMFC，for example，design of novel hole patterns for transporting water and oxygen on cathode current collector of single cell and selection of materials for gas diffusion layer and bipolar plate. It also presents methods of adding hydrophilic materials into catalyst layer or modifying thebook=92,ebook=99substrate of catalyst to fabricate self-humidifying membrane electrode assembly (MEA). By introducing a few application examples，we present the progress trends and applications of AB-PEMFC. Furthermore，some methods to improve the performance of AB-PEMFC have also been summarized.

Key words：air-breathing proton exchange membrane fuel cell; membrane electrode assembly; self-humidification; catalyst support; mass transfer

基金项目：广东省自然科学基金项目（2012020011061）。

收稿日期：2015-04-13；修改稿日期：2015-05-08。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.012

中图分类号：TM 911.4

文献标志码：A

文章编号：1000–6613（2016）01–0091–07