＊何雪东

（温州大学 浙江 325035）

目前，人类所依赖的能源主要来自于化石资源，随着化石资源的消耗和环境问题的日益凸显，开发一种新型能源就显得尤为重要。其中，质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种新兴的能源，具有能量密度高，高效率的能量转换，没有污染气体的排放等优点在新能源汽车和其他电力系统具有广泛的应用场景。在过去，PEMFC中的空气电极催化剂都是使用的贵金属铂系催化剂，Pt仍然是ORR中，最为理想的催化剂，也是目前实际应用最多的催化剂。但是，Pt的价格高昂，并且对CO等物质特别敏感。成本高，稳定性差使得Pt作为实际应用很难得到普及。所以开发无金属或过渡金属催化剂对于ORR具有指导性作用。

最近几年，M-N-C型碳材料被誉为最有前途在酸性条件下代替Pt基材料的ORR催化剂[1]。它与过渡金属负载碳基材料催化剂最大的区别是，前者是以MNx等方式原子级分散在整个碳矩阵当中，后者大多数以纳米颗粒或者被碳材料所包覆的纳米团簇。M-N-C被广泛研究的原因是因为除了它以外无贵金属材料在酸性条件下的ORR表现不是令人满意的。其实碳材料在碱性条件下RDE测试早已可以媲美商业Pt/C[2-3]。不幸的是，虽然碱性燃料电池（AFC）中的阴极活化过电压明显低于相同温度的酸性燃料电池，但是KOH溶液作为电解质，燃料必须是氢气，而且运行时必须保证定期除水，定期补充KOH，这极大的限制了AFC的实际应用[4]。得益于20世纪Nafion的发明，PEMFC运行过程中，摆脱了溶液作为电解液，并且对CO2等气体的耐受性远高于AFC。……