催化剂是一种改变反应速率但不改变反应总标准吉布斯自由能的物质，在化学反应中起催化作用。迄今为止，质子交换膜燃料电池的阴极和阳极的主要催化剂仍以铂碳催化剂为主。贵金属铂的稀缺也是当今燃料电池成本居高的主要原因之一。由于我国铂碳催化剂制备技术落后，活性很低，这导致燃料电池铂炭催化剂依赖进口，相关知识产权一直掌握在西方少数日本、美国等国家手中，催化剂核心材料依赖进口的高成本现状，制约了我国氢能产业的自主发展。为了降低铂的使用量，很多公司进行了持续性的研究，近十几年来，膜电极上的铂催化剂使用量已经从10mg/cm2降低到了0.05mg/cm2，降低了近200倍。哥本哈根大学的一项研究表明，将颗粒状的铂金属排放得更科学，可以有效提高铂的使用率。目前，无铂催化剂也是一个研究方向，中国科学院化学研究所胡劲松研究员、万立骏院士与重庆大学魏子栋教授研究团队最近发展了一种高活性Fe-N-C类非贵金属催化剂。实验表明，该催化剂在阴极侧有着很优秀的氧还原催化性能。