李孟婷，郑星群，李莉，魏子栋

输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，洁净能源与资源化工过程重庆市重点实验室，重庆大学化学化工学院，重庆 401331

1 引言

随着全球变暖和能源安全等问题日益突出，可再生能源的开发和使用方面的问题亟待解决1。其中，氢能是重要的能源载体之一，因其能量密度极高，且在能量与物质的转换过程中无有毒气体和二氧化碳的排放，成为满足世界能源需求和减少有害气体排放的理想选择，并在未来能源的可持续发展与应用中扮演着重要角色2。氢气在交通运输系统中，无论是作为内燃机燃料还是燃料电池燃料，都将大大降低对化石燃料的依赖，减少尾气排放。同时，氢气还可应用于工业合成氨、金属切割以及石油工业过程等各个领域。

实现氢能循环利用有两个关键过程，即制氢与消耗氢3。在众多制氢方法中，电解水制氢操作简单，无有害副产物，受到人们的青睐4。其阴极为析氢反应，电极反应为： H2O + e－→ 1/2H2+OH－。燃料电池(fuel cell，FC)5是将氢能转换为电能的方式之一，因不受卡诺循环的限制，能量转换效率高、无污染、燃料不断则发电不停，被列为“12种改变未来的颠覆性技术”之一。氢氧化反应发生在燃料电池阳极，电极反应为：1/2H2+ OH－→H2O + e－。利用电解水技术获得氢气供给燃料电池发电，可真正实现电能-化学能-电能的能量循环，以及从水到氢再到水的物质循环。

HOR和HER都需要电催化剂来降低电极过程的过电势。质子交换膜燃料……