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本申请涉及一种用于提升空冷电堆性能的催化层结构及其制备方法，属于氢燃料电池技术领域，该催化层结构采用三种创新设计：一是整个阴极催化层全部使用复合有吸湿材料的介孔催化剂；二是阴极催化层采用分层结构，靠近质子交换膜的内层使用介孔催化剂，外层使用常规铂碳催化剂；三是将前两种结构结合，内层使用复合吸湿材料的介孔催化剂。本发明还提供了相应的制备方法，包括浆料配置和喷涂、刮涂或转印工艺。通过在介孔催化剂中复合吸湿材料及采用分层设计，既发挥了介孔催化剂的活性优势，又解决了其在空冷电堆低湿环境下易失水的问题，显著提升了空冷电堆的输出性能和环境适应性，同时有效控制了制造成本。