庄林

武汉大学化学与分子科学学院，武汉 430072

燃料电池是一种发电装置，它突破了卡诺循环的限制，有望获得更高的能量利用效率。目前，使用质子交换膜(PEM)作为电解质的质子交换膜燃料电池(PEMFCs)是最有可能商用化的车用燃料电池。日本丰田Mirai车型使用的燃料电池技术代表了目前最先进的PEMFCs技术。随着PEMFCs阴、阳极贵金属催化剂用量的不断减少(Mirai的Pt载量为0.15 mg·cm-2)，催化剂的成本占比也逐渐下降。目前的高压储氢罐压力最高可以达到80 MPa，可以满足商品化的需求。此外，包括流场、双极板、空压机、氢气循环泵在内的附件和辅助系统也有了全球大量企业的研发投入，使研究者看到了PEMFCs商品化的曙光。在此基础上，进一步降低催化剂的用量，提高催化剂的稳定性，对增加PEMFCs商品化竞争力仍然是有价值的。

尽管PEMFCs目前的成本相比早年已显著下降，但想在激烈的商业竞争中超越传统内燃机汽车，以及使用锂离子电池为代表的电动汽车，成本问题依旧不容忽视。使用碱性聚电解质(APE)的碱性聚电解质燃料电池(APEFCs)能够使用价格低廉的非贵金属催化剂，并且催化剂的来源不受战略资源的限制(我国的Pt矿藏有限)，作为PEMFCs的备用技术依然受到各国的重视。随着APE的性能、稳定性和机械强度的不断提高，APEFCs的电池性能也不断被刷新。近年来APEFCs的功率密度已经突破3 W·cm-2，与PEMFCs的差距在不断缩小。在此基础上，阴、阳极非贵金属催化剂的性能及稳定性研究，APE的稳定性研究正成为APEFCs研究的重点。

本特刊专辑邀请了国内部分从事燃料电池研究的学者团队，介绍他们近年来在燃料电池方面的研究进展和总结。……