能源短缺危机、环境污染问题已经成为现今社会发展需要面对的严峻问题，要摆脱对化石能源的依赖，需探寻可持续发展的新型能源或开发新的能源转换技术。

研究和开发新型的能量转换和储存技术，如燃料电池，金属#61485;空气电池等，可降低石油消耗，大幅度减少CO2、碳氢化合物、氮氧化合物、颗粒粉尘等污染物的排放，能满足军用、民用等多领域的迫切需要，可构建资源节约、环境友好的生产方式和消费模式。

1.氧还原反应 阴极氧还原反应（ORR）是燃料电池和金属#61485;空气电池中的重要反应。

而氧还原反应的催化剂的结构和组成直接影响其对ORR反应的催化活性。

因此通过对氧还原反应的机理和动力学的研究可以为设计出高效的氧还原反应电催化剂提供明确的思路。

由于碱性介质中阴极和阳极极化更小，电池能量密度更高，所以本课题在碱性电解液中进行相应的测试，下面就对碱性条件下的 ORR 反应途径作相应的解释说明。

ORR 反应过程较复杂，会涉及到多步的基元反应，因而也会伴随很多中间产物，如 O2#61485;、HO2#61485;等。

ORR 有两种反应途径[1]：一种是二电子反应途径，即氧气先得到两个电子还原为的HO2#61485;，再进一步还原为OH#61485;；另一种是四电子反应途径，即氧气直接被还原成OH#61485;,而不生成过氧化物。

(1).在碱性条件下，ORR 的二电子过程为： O2先发生一个一电子反应生成O2#61485;： O2 e → O2#61485; O2#61485;再发生另一个一电子反应，O2#61485;被一个水分子质子化得到HO2#61485;： O2#61485; H2O e →HO2#61485; OH#61485; 上面的两个式子联合后得到二电子过程的总反应式： O2 H2O 2e →HO2#61485; OH#61485; (2).在碱性条件下，ORR的四电子过程为： O2 2H2O 4e → 4OH#61485; 这两种过程的区别在于O#61485;O键的断裂是发生在生成HO2#61485;之前还是之后。

在这两种反应机理中HO2#61485; /H2O (H2O2/H2O)体系的标准电极电势比O2/H2O 体系的要正的多，在大多数电极表面，氧还原反应是按照”二电子途径进行”，或者”二电子过程”与”四电子过程”相结合的途径进行的。