随着科技的日益发展，学科交叉的研究对科技进步的推动显得越来越重要。本文将渗流的理论知识应用到气体多孔电极的研究中，在锌空气电池中研究气体多孔电极的性能，从理论和实验两个方面探索电极高效放电的机理以及寻找制作高效电极的方法。理论工作完成了在气液不同分布状态下的多孔电极过电位分布数学模型，实验工作设计了立式电极实验，观察到三相界面的变化过程。参与研究开发了电动自行车用锌空气动力电池，并且在研究过程中得到了设计锌空气电池调峰电站和研制呼吸式气体多孔电极的启发。 本文的主要工作包括：第一，建立本文的理论基础，以渗流理论中广泛应用的饱和度分布概念为基础，探索电极在液体电解质环境中的气液分布规律。以单孔电极数学模型为参考，定义了三相分界线总长度概念，给出其计算方法；在此基础上，给出多孔电极电流和过电位分布模型，以典型算例得出电极沿外表面法线方向的过电位分布规律，并对计算结果与理论分析进行了比较；本章的成果是在已有的电极单孔模型和饱和度分布概念的基础上设计了多孔电极中多孔体的气液分布数学模型，有利于通过数值计算模拟多孔电极这一内部复杂体系在参与电极反应时的各处电流贡献和过电位分布，可为制造高效电极提供理论依据； 第二，通过在锌空气电池中设计使用片状立式电极，增大了电极的纵向高度，探索气体电极反应机理以及三相界面的形成过程，且能够方便地观察三相界面在反应进程中发生的四个明显的形态变化；通过该章的研究获得了电极反应时的稳态和非稳态三相界面的宏观变化，分析了其相应的微观反应机理，突破了传统的电极反应方式无法直接观察三相界面变化的弊端； 第三，设计研制了水平单面电极，通过电极的结构设计、加工工艺的改进以及与之相应的电池整体结构的设计，实现了锌空气动力电池的制作；电极的设计考虑了如何有效地防止液体渗漏以及从结构上实现尽可能多的有利于反应的三相界面；电池整体结构的设计考虑了工程上的实际应用，综合了各种因素，特别是用在电动自行车上出现的密封、放电深度、机械式充电等问题得到了有效地解决，在比能量和能量密度两个重要的技术指标上实现了国内领先； 第四，通过立式使用空气电极的实验，探索利用单片电极的拚接实现大电极和大的单电池的制作，在此基础上设计了锌空气电池调峰电站的一整套运行机制；利用电极拚接技术可制造世界上最大的单电池，解决制作大面积电极的困难，实现锌空气电池调峰电站的运行；分离循环技术和原位还原技术可以保障燃料的供应，并且有利于实现电站调峰填谷功能，提高电站总体效率，这种调峰电站的应用综合了电极制作的优越性并且它的实现可以有效地缓解电力紧张； 第五，通过驱替方法的阐述，探索性地提出呼吸式气体电极的运行机制，即通过周期性改变的作用力促使电极在电解液侧和气体侧交替推进，加快反应物的补充和生成物的排泄，这种设计的电极可以明显地改善放电效率，本章给出了理论验证，并给出了实验方法。