质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种有前景的能量转换装置,但其大规模商业应用受制于高昂的成本和较低的性能。PEMFC的性能主要受限于阴极氧还原反应(ORR)的动力学。铂是对氧还原反应催化活性最高的单金属,但是其性能仍难以满足商业化应用。前期研究表明,铂镍八面体纳米粒子(oct-PtNi-NPs)在半电池中具有优异的ORR活性,但其在膜电极组件(MEA)中的性能报道较少。本论文研究了碳载铂镍八面体纳米粒子(oct-PtNi/C)作为阴极催化剂的膜电极组件性能。研究结果表明,温和的酸洗条件可溶解oct-PtNi/C表面不稳定的镍原子,得到PNC-A催化剂;以PNC-A催化剂为阴极催化剂的MEA性能得到提高:当阴极铂负载量为0.2 mg∙cm-2时,MEA的最大功率密度达到1.0 W∙cm-2,比使用商用Pt/C作为催化剂时高15%;经30,000圈加速老化实验后,使用PNC-A催化剂的MEA的性能保持率为82%,高于Pt/C(74%)。本论文研究了使用PNC-A催化剂作为PEMFC阴极催化剂的可能性,并发现该催化剂提高了PEMFC的性能,同时降低了贵金属铂的用量。