基于可再生能源的氢能体系被广泛认为是解决由化石燃料使用引起的全球能源问题和环境污染的有效方案。质子交换膜燃料电池（PEMFC）以其高效的能量转换效率和环保的排放特性被认为是氢能应用体系中的核心技术，但其大规模商业化目前主要受高初始成本所限。为了降低PEMFC的成本，发展高输出性能的低铂膜电极（MEA）尤为必要。目前主要有两个途径来实现膜电极的低铂化：一是设计质量比活性高的新型铂基催化剂，但由于大部分催化剂的稳定性差及批量化生产困难等问题，目前燃料电池汽车用催化剂依然为碳载铂（Pt/C）或碳载铂钴（PtCo/C）；二是通过调节催化层 (CL) 中组分间的相互作用和分布并优化电极结构来提高铂的利用率。通常，催化层由电子导电的催化剂聚集体和质子导电的离聚物组成。氧气经由孔道结构传输至催化剂颗粒/离聚物的界面处发生电化学反应并产生电流。在催化层中，铂的利用率常被定义为在特定电压下（如0.6 V）单位质量的铂所产生的电流（A/g_Pt），它与参与电化学反应的各种物质（即氧气、质子、水和电子）的传输过程有关。为提升铂的利用率，需要优化催化层中催化剂和离聚物的聚集与分布，以实现高效的电子、质子和气体传输。

在本综述中，我们从催化层组分间的分子相互作用和微观聚集形态，到载体结构，再到电极宏观结构多维角度分析影响铂催化剂利用率的结构因素及机制，这不仅对下一代PEMFC电极的优化设计具有重要意义，也为水电解、CO₂还原和电池等其他电化学能源技术的结构设计和制备提供参考。

关键词：质子交换膜燃料电池；铂利用率；局域氧气传输；离聚物分布；电极结构

  （通讯员：严黄丽）