质子交换膜燃料电池电催化剂的研究综述
摘要概述了质子交换膜燃料电池PEMFC的工作原理及电催化剂的特殊性质，总结了近年来的相关研究资料，综述了质子交换膜燃料电池用催化剂在国内外研究现状及目前的研究热点。归纳了近年来提高催化剂稳定性的改进方法，包括改变合金组成、选择高稳定性催化剂载体、制备新型催化剂材料；最后提出了该催化剂材料研究中存在的问题和今后的发展方向。关键词PEMFC；催化剂；载体；性能衰减；稳定性
1引言
随着全球能源的减少以及环境恶化的加剧开发环保的新能源逐渐引起了人们的广泛关注。燃料电池FuelCell因具有高效、环保、燃料来源广及可靠性高等优点成为各国研究的热点。燃料电池是一种能直接将存储在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的电化学装置。而其中的质子交换膜燃料电池PEMFC除了具备燃料电池一般的特点之外，还具有可室温快速启动、无电解液流失、无腐蚀、寿命长、比功率与比能量高、重量轻、体积小等突出特点1。无论是PEMFC还是其它类型的燃料电池，其关键材料与部件都包括电极、电解质隔膜与双极板三部分。电极是其核心组成部分，而电极性能是由电催化剂性能、电极材料与制作工艺来决定的。其中，电催化剂的性能又决定着电流密度放电时的电池性能、运行寿命及成本等
2
。所以，电催化剂的性能是关系到PEMFC能否真正走向商业化的重要因素，制备出性能
优异、成本低、稳定性好的电催化剂将会有力促进PEMFC走向商业化，最终为发电技术开辟新的途径。
2质子交换膜燃料电池及其电催化材料
质子交换膜燃料电池PEMFC也称固体聚合物电解质燃料电池。以高分子聚合物为电解质，以PtC或PtRuC为电催化剂，以氢气或催化重整气为燃料，以空气或纯氧为氧化剂，以带有气体流动通道的石墨或表面改性金属板为双极板的一种燃料电池，低温燃料电池单体主要由四部分组成，即阳极、阴极、电解质和外电路，如图1所示。工作时，阳极通过管道或导气板供给燃料（如H2）到达阳极，发生氧化反应，氢在阳极分解成带正电的氢离子和带负电的电子，而质子穿过质子交换膜电解质到达阴极；电池的另一端，阴极通过管道或导
f气板供给氧化剂（如空气），发生氧还原反应（Oxyge
reductio
reactio
ORR）。同时，电子通过外电路流向阴极，最终，氧气与氢离子和电子在阴极催化剂的作用下反应生成水。与此同时，电子在外电路的连接下形成电流，通过连接负载输出电能。反应机理如下3：阴极反应：H2→2H2e阳极反应：12O22H2r