王敏键，陈四国，邵敏华，魏子栋

（1 重庆大学化学化工学院，重庆 401331；2 香港科技大学化学与生物工程学系，香港 999077）

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的装置，具有能量转换效率高、环境友好、低噪声及燃料可再生等优点[1-2]，已经成为解决日趋严峻的能源及环境问题的重要手段之一，有着巨大的市场需求。氢燃料电池主要涉及两个半反应，阳极氢氧化反应（H2→2H++ 2e-,HOR）和阴极氧还原反应（1/2O2+ 2H+→H2O,ORR）。其中，阳极HOR 反应是一个快速动力学过程，阴极ORR反应比较复杂，涉及多步电子的得失和耦合质子的转移，是一个缓慢的动力学过程[3-5]。目前，贵金属铂（Pt）及其合金仍然是催化HOR 和ORR 最好的催化剂，但因Pt 的价格昂贵、储量有限和易中毒等缺点，导致催化剂成本、电池效率和稳定性等均难以满足大规模商业化需求。如何降低贵金属Pt的用量、提高催化活性、稳定性和抗中毒能力，以及开发完全不使用Pt 的非Pt 催化剂，一直是氢燃料电池领域的研究热点。

本篇综述总结了近年来在氢燃料电池阳极HOR 和阴极ORR 催化剂领域的发展情况和存在的问题，简要回顾了组分、形态和纳米颗粒尺寸对催化剂的反应活性的影响，旨在为新型低Pt、非Pt催化剂的设计、合成提供一定的指导和参考。最后，展望了燃料电池中催化剂的挑战及机遇。

1 HOR催化剂

为了摆脱贵金属Pt 对质子交换膜燃料电池（PEMFCs）的限制，其中一条可行的途径是开发碱性阴离子交换膜燃料电池（APEFCs）[6-7]。在碱性介质中，许多在酸性介质中存在的问题，如阴极水淹、贵金属作催化剂、结构材料腐蚀等均迎刃而解或大幅减缓[8-9]。……