从Friedrich Wilhelm Ostwald提出广泛意义上的燃料电池概念开始，燃料电池已经经历了一个多世纪的发展，已陆续步入商业化的时代，当前对清洁能源的迫切需求更促使燃料电池生产企业和科研单位增大对燃料电池的研发投入。当前燃料电池的开发日益精细化和专业化，但是基本目标是一致的，就是提高效率、延长寿命和降低成本。

针对燃料电池的新材料开发和材料制备技术是实现这一目标的重要途径。不同类型的燃料电池的特点总结于表13-13中。对于大多数燃料电池，电极的主要活性成分均为碳担载的贵金属纳米颗粒，因此降低贵金属的担载量是降低成本的关键之一。一般来说，阴极上O₂的还原反应是较慢的电极反应，需要比阳极更高的贵金属担载量，因此开发高效的氧还原催化剂对于提高燃料电池的性能有普遍意义。阳极材料的开发需要针对不同的燃料类型。虽然纯H₂很容易在催化剂作用下发生氧化，同时也不会对燃料电池系统造成损坏，但是H₂的制取、纯化、存储等都会增加额外的成本。能够利用更多种类的燃料的燃料电池无疑更具有吸引力，同时也更符合燃料电池名字本身的意义，但面临的问题是对一般的富氢燃料（如CH₄和CH₃OH）氧化较低的催化活性，以及初级燃料（如煤、生物质等）所含S气体造成的催化剂中毒，上述问题是阳极材料研究的重点。

贵金属催化剂从碳基质上的脱落、团聚是限制燃料电池性能的重要因素，因此提高贵金属在碳基质上的稳定性是提高燃料电池寿命的关键问题。这一点可以通过对碳基质的改进实现，而新型碳材料的开发始终是材料科学的热点领域，因此利用新型碳材料制作的燃料电池电极也是研究的前沿领域之一。此外利用如Ni、Fe等廉价金属代替贵金属（如Pt等）也是重要的研究方向。

对于基于质子交换膜的PEMFC（包括DMFC），高效的高聚物质子导电膜的开发对提高性能和降低成本有重要意义。当前普遍使用的Nafion膜成本偏高，新型的部分氟代或非氟代的质子交换膜开发是备受瞩目的领域，在DMFC中涉及的甲醇渗漏这一难题也需要通过开发新型的质子交换膜来解决。对于以氧化物为主要组件的SOFC，针对复合氧化物体系的固体化学是开发高效氧离子导体和SOFC电极的关键。(www.daowen.com)

表13-13 不同类型的燃料电池特点小结