6 观点呈现

　　更高额定电流的实现

　　在大电流区域，可以通过提高工作电流、额定电流，从而提高功率。例如，丰田汽车公司的技术路线是对铂催化剂的碳载体进行了一定程度上的改进，摒弃了原先选用的多孔碳载体，选用实心碳载体，可以提高铂的利用率。尤其是低湿度条件下，当铂位于碳载体表面时，可以使得质子有效接触到铂，维持其性能。此外，通过改进催化剂的构造来减少铂用量的研究早些年也在推进，其中之一是“核壳催化剂”。这种催化剂的表面由铂原子层构成，内核部分由其他过渡金属构成，通过将内核的铂原子换成其他金属原子来减少铂用量。

　　尼桑汽车公司也采用了相同的技术路线，当铂位点数目较少时，会有多个氧气分子传质到铂表面，路径拥挤、阻力很大；当铂载量降低到一个临界点时，氧气分子的传至阻力出现急剧上升。

　　在小电流区域，多孔碳载体在指定电流下电压更大，表明铂能够被更有效利用，从而更好地催化氧气的还原，降低动力学损失。如果选用实心碳载体，可以保证在大电流区域被更有效利用；但在小电流区域，催化活性不如多孔碳载体。如果选用多孔碳载体，在大电流区域性能往往会降低，在小电流区域可以保持其性能。如何能兼顾大电流区域和小电流区域的性能，需要进一步研究。

　　7 观点呈现

　　更高耐久性的理解与实现

　　除了性能之外，更需要看重的是催化剂的使用寿命和耐久性。丰田汽车公司通过对铂/碳催化剂失活的原位上的研究。他们发现，铂催化剂发生溶解并在颗粒间内部会发生迁移，即本来铂颗粒原本比较小，当铂发生溶解之后，这些小颗粒上的铂原子会沉积到大的铂颗粒上，因为最终发挥催化活性的只有位于表面的铂原子，如果铂颗粒增大，内部铂原子将无法起到催化效果，会降低铂的利用率。

　　铂颗粒之间发生团聚长大，还会出现Ostwald熟化反应。

　　碳载体长期受高电位氧化腐蚀，铂颗粒会从碳载体表面脱落，从而无法产生催化效果。所以，催化剂耐久性方面的研究，一方面要提高铂催化剂本身的耐久性，另一方面则需要提高铂催化剂碳载体的耐久性，以及铂与碳载体之间的结合性能。如果铂和碳载体之间的结合比较紧密，则铂不易从碳载体表面脱落，可以更好地发挥催化剂作用。

　　耐久性的改善，关键是需要通过特殊的表面处理，防止内部合金元素原子从内部溶解脱出，从而维持催化剂的活性。

　　8 观点呈现

　　下一代低铂催化剂

　　下一代低铂催化剂的展望：在性能方面，小电流区域以动力学主导，提高催化剂的质量比活性，通过低铂和非铂技术路线，降低铂载量；大电流区域以扩散传质主导，要想获得更好的性能，必须选择合适的碳载体和提高铂的电化学活性面积，提高比功率。在耐久性方面，对于铂合金或铂核壳，需要减少内部元素的溶解脱出，维持表面致密铂原子层的结构；增加铂催化剂与碳载体的相互作用，减少铂催化剂的脱落；同时增加碳载体的耐腐蚀性，在启动停止、反极等恶劣操作工况下减缓膜电极的性能损失。