质子交换膜燃料电池（PEMFC）动态响应问题是影响电池使用寿命及可靠性的决定因素之一。由于PEMFC输出电能是由电化学反应、气体和质子传递、电子传导等过程串联的,气体和质子传递速度远低于电子传导速度,当大电流瞬间加载时（如汽车的启动、加速等过程）,PEMFC会因为气体传递速度变化的滞后,而使催化剂表面处于欠气（或质子）状态,造成PEMFC输出电压骤降至零甚至反极,对电池破坏性极大,会严重影响电池的性能和寿命,因而提高动态响应是PEMFC在汽车等动态负载领域应用商业化的重要前提。在燃料电池领域,PEMFC的阴极普遍采用的电催化剂是碳载铂催化剂,与传统的炭黑相比,由于碳纳米管（CNTs）具有较高的电化学比表面积,优异的电子传导性能,成为一种新型的电催化剂载体。RuO₂·xH₂O是一种功率密度高、制备工艺简单的超级电容器材料。本文采用两种方法——浸渍-溶胶凝胶法和电化学沉积法制备RuO₂·xH₂O ,且首次提出将RuO₂·xH₂O/CNTs与Pt/C电极结合,利用RuO₂·xH₂O的电容作用提高PEMFC的动态响应。采用浸渍-溶胶凝胶法将RuO₂·xH₂O担载到CNTs上,可以制备双电层电容与法拉第准电容的复合电容器,这种电容器同时具有较高的能量和功率密度。将这种复合材料喷涂在Pt/C电极表面,制成PEMFC阴极,然后组装成单电池在燃料电池测试平台上测试。测试结果显示:与单纯的含Pt/C催化剂的单电池相比,阴极添加了RuO₂·xH₂O/CNTs的单电池动态响应性能有显著的提高,这对提高PEMFC可靠性有着重要意义。循环伏安测试表明,担载了RuO₂·xH₂O的CNTs电容明显大于未载RuO₂·xH₂O的电容;从CNTs的TEM图可观察到通过浸渍-溶胶凝胶法制备的RuO₂·xH₂O粒径较小（3nm左右）且分布均匀;膜电极的交流阻抗测试也显示出电极的反应电阻减小,易于电化学反应的发生。把在催化剂层和Nafion膜之间载入的RuO₂·xH₂O/CNTs复合材料看做一个与PEMFC阴极相并联的独立的电容器,通过与对比电极的比较可看到加入RuO₂·xH₂O/CNTs复合材料的电极电池稳态性能略有提高,而动态响应测试结果明显优于未载此复合材料的电极,说明了RuO₂·xH₂O/CNTs所具有的快速充放电功能在电池瞬间加大电流时对电压过降起到了明显的缓冲作用,同时可以有效地提高电池的寿命和可靠性。此外,以铂碳电极为基体,采用电化学方法,实现水合氧化钌在电极表面的高分散沉积;通过扫描电镜考察该电极的表面形貌,RuO₂·xH₂O在电极的表面分布的十分均匀,没有团聚的现象;通过电化学测试得出结论:沉积RuO₂·xH₂O后电极比电容有明显增大、反应电阻减小,经测试单电池动态响应性能有明显提高。