高成本是阻碍质子交换膜燃料电池商业化发展的重大瓶颈,而其中Pt基催化剂的使用,极大地提高了燃料电池的成本,因此发展低Pt载量高性能的膜电极成为趋势。但是随着阴极Pt载量的降低,活化过电势会急剧增大,这就需要具有更高氧还原活性的催化剂。目前催化剂氧还原活性的指示符,均是在较高电势下(0.9V)表征的,而燃料电池一般在0.8V-0.6V下工作,如何表征实际工况下催化剂氧还原活性是研制和筛选新型催化剂的关键课题。本文提出了采用电荷传输阻抗(Rct),来评价催化剂在额定电势区间的氧还原活性。从理论上,系统地给出了电荷传输阻抗的完整数学定义式;并且基于该理论,通过测量商业Pt/C催化剂在0.68V-0.92V电势区间的Rct,推算出了塔菲尔斜率,从而验证了Rct在额定电势区间作为氧还原活性指示符的合理性与可行性。进一步重新评估了商业Pt_xCo_y/C合金催化剂的氧还原活性,并与商业Pt/C催化剂进行对比分析。此外,本文还研究分析了商业Pt/C催化剂Rct在耐久性实验过程中的变化情况,以此来评价催化剂活性的衰退。得出以下结论:1.理论上,电荷传输阻抗可与交换电流密度和塔菲尔斜率建立函数关系,用其表征氧还原活性合理。2.测试了商业Pt/C催化剂在0.68V-0.92V电势区间的Rct,通过其推算出塔菲尔斜率,发现:在高电势区(>0.8V),塔菲尔斜率基本是一个定值(80mV/dec.左右),属于平台区;在电势较低区间(<0.8V),塔菲尔斜率则会随着电势的降低逐渐增大。3.重新评估了Pt_xCo_y/C合金催化剂在不同电势区间的氧还原活性,并与Pt/C催化剂进行对比。研究结果表明:(1)在高电势区间Pt_xCo_y/C合金催化剂的氧还原活性确实优于Pt/C催化剂,但在燃料电池额定工作区间,其优势并不显著;(2)Pt_xCo_y/C合金催化剂与Pt/C催化剂活性的差别,随着电势的降低而减弱,二者电荷传输阻抗的差值随着电势的降低,从37.77Ω·cm~2(@0.9 V)降至0.72Ω·cm~2(@0.7 V)。4.在耐久性实验中研究发现:商业Pt/C催化剂的电荷传输阻抗随时间增长明显,900小时内增长了约125.6%,而其电化学活性面积共计降低26.35%,约占电荷传输阻抗总增大的1/5,更多导致电荷传输阻抗增大的原因需要进一步研究。