化學改性過後的納米碳，對改進ORR催化劑對貴金屬的依賴有何幫助？
燃料電池直接将可再生的化學能轉化為電能，具有高的理論效率和功率密度，是一種非常有前途的環境友好型發電裝置。
燃料電池是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之後的第四代發電技術，為汽車、便攜式裝置以及固定裝置提供能源
相較于傳統的内燃機，燃料電池沒有噪音污染，産生的氣體污染更小，同時具有高的效率和穩定性。根據所采用的電解質的不同，燃料電池可以分為堿性燃料電池、質子交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池以及固體氧化物燃料電池。
其中，ＰＥＭＦＣ 具有高功率密度和能量轉換效率、低的工作溫度以及快速啟動和停止特性，是最有吸引力的能量轉換體系。
ＰＥＭＦＣ由雙極闆、膜電極（ＭＥＡ）和墊片組成，膜電極和雙極闆建構了氫氣、氧氣以及冷卻劑的流場。
由質子交換膜、氣體擴散層和催化劑層構成的膜電極是 ＰＥＭＦＣ的核心部件，氫氣的還原和氧氣的氧化分别在膜電極的陽極和陰極發生，對 ＰＥＭＦＣ 的性能起到決定性作用。
膜電極産生的電子經雙極闆由陽極轉移到陰極，同時，冷卻劑在雙極闆的流道内循環以防止 ＰＥＭＦＣ系統過熱。
目前，關 于 ＰＥＭＦＣ 的 研 究 有 很 多，然 而，實 現ＰＥＭＦＣ的 大 規 模 商 業 化 還 存 在 困 難，主 要 在 于ＰＥＭＦＣ中質子交換膜、氣體擴散層和催化劑等關鍵材料的成本太高。
從技術層面看，采用價格便宜的催化劑替代貴金屬催化劑，以部分磺化的聚合物材料或非磺化的聚合物材料替代全氟磺酸（Ｎａｆｉｏｎ）質子交換膜 材 料 是 減 少 ＰＥＭＦＣ 材 料 成 本 較 好 的 方 法。
ＰＥＭＦＣ的短壽命也限制了其商業化，ＰＥＭＦＣ的内部具有惡劣的酸性環境，催化劑的穩定性以及雙極闆的耐蝕性影響 ＰＥＭＦＣ的耐久性。
基于此，将對影響ＰＥＭＦＣ性能的關鍵材料進行綜述，總結其研究現狀及其應用面臨的問題，并指出了未來發展的方向，ＰＥＭＦＣ高度依賴于 ＯＲＲ 催化劑、質子交換膜、氣體擴散層和雙極闆等關鍵材料，它們不僅決 定 了ＰＥＭＦＣ的能量轉換效率和使用壽命，而且與 ＰＥＭＦＣ的成本和商業化應用密切相關。
通過 Ｐｔ金屬的尺寸和結構調控、合金化以及載體的優化等政策，新型 Ｐｔ基催化劑的穩定性和催化活性得到了提升。
Ｍ－Ｎ－Ｃ化合物、化學改性的納米碳以及 ＭＯＦ基材料等非 Ｐｔ基催化劑完全消除了 ＯＲＲ
催化劑對貴金屬的依賴，也表現出高的 ＯＲＲ 催化性能，盡管 ＯＲＲ 催化劑的開發取得了很大的進展，但這些新型催化劑不易規模化制備，一些催化劑的活性中心和催化機理還不明确。
未來，需要利用先進的原位表征技術，觀察催化劑的反應機理，分析材料的構效關系，在此基礎上，進一步改進 ＯＲＲ 催化劑。
同時，加強新型催化劑的規模化制備方法的探索，特别是引入過渡金屬的 Ｐｔ合金催化劑以及 Ｍ－Ｎ－Ｃ催化劑在ＰＥＭＦＣ中具有很大的應用前景，它們的規模化制備将會加快 ＰＥＭＦＣ的商業化。
ＰＥＭＦＣ高度依賴于 ＯＲＲ 催化劑、質子交換膜、氣體擴散層和雙極闆等關鍵材料，它們不僅決 定 了ＰＥＭＦＣ的能量轉換效率和使用壽命，而且與 ＰＥＭＦＣ的成本和商業化應用密切相關。
通過 Ｐｔ金屬的尺寸和結構調控、合金化以及載體的優化等政策，新型 Ｐｔ基催化劑的穩定性和催化活性得到了提升。Ｍ－Ｎ－Ｃ化合物、化學改性的納米碳以及 ＭＯＦ基材料等非 Ｐｔ基催化劑完全消除了 ＯＲＲ催化劑對貴金屬的依賴，也表現出高的 ＯＲＲ 催化性能。
盡管 ＯＲＲ 催化劑的開發取得了很大的進展，但這些新型催化劑不易規模化制備，一些催化劑的活性中心和催化機理還不明确，未來，需要利用先進的原位表征技術，觀察催化劑的反應機理，分析材料的構效關系，在此基礎上，進一步改進 ＯＲＲ 催化劑。
同時，加強新型催化劑的規模化制備方法的探索，特别是，引入過渡金屬的 Ｐｔ合金催化劑以及Ｍ－Ｎ－Ｃ催化劑在ＰＥＭＦＣ中具有很大的應用前景，它們的規模化制備将會加快 ＰＥＭＦＣ的商業化。
