电催化剂是质子交换膜燃料电池正常运行的关键材料之一,铂基贵金属电催化剂价格昂贵,且阴极氧还原反应产生的过电位较大,严重制约燃料电池商业化。钌硒化合物具有较好的氧还原反应催化活性,成本较铂低,可抗有机小分子毒化,有望作为替代铂基材料的阴极催化剂。因此,有必要探讨钌硒催化剂和膜电极组的最佳制备条件,获得最佳的电池性能和寿命,并对催化剂及膜电极组的性能影响因素进行系统的分析,可为研究和开发价格低廉、高性能和高稳定性的非铂阴极催化剂提供科学依据。　　本论文采用微波辅助合成法制备了碳载钌硒催化剂,考察了溶液初始pH和载体对催化剂结构组成及电催化活性的影响。利用超声波喷涂技术,不经热压制备了碳载钌硒阴极催化剂/Nafion212膜/碳载铂阳极催化剂的膜电极组,并装配成单电池,在65℃和常压条件下,分别进行了氢气/空气和氢气/氧气单电池性能测试与加速老化实验,系统研究了不同催化剂钌载量和Nation含量制备的膜电极组对电池性能及寿命的影响,深入分析了膜电极组的老化行为,提出了钌硒阴极催化剂的老化机理。　　结果表明,对载体进行柠檬酸处理并控制pH=7制备的钌硒催化剂纳米颗粒,大小合适,分散均匀,载体石墨化度高,其中多壁碳纳米管性能优于炭黑。当采用钌载量0.14 mg cm-2和33％Nafion膜电极组时,在氢气/氧气电池中,多壁碳纳米管和炭黑负载的钌硒催化剂最大功率密度分别为380和336 mW cm-2,而在氢气/空气电池中分别为166和126 mW cm-2。在氢气/空气单电池中经6000圈循环老化后,多壁碳纳米管和商用炭黑负载的钌硒催化剂的电池性能损失率分别为38％和64％。　　经过钌载量和Nafion含量优化后,炭黑负载的钌硒催化剂在钌载量0.14 mg cm-2和33％Nafion膜电极组中具有最佳的钌利用率,在氢气/氧气和氢气/空气电池中,分别达到917和2460 mW mg-1,而钌载量0.27 mg cm-2和33％Nafion的膜电极组具有最佳的功率密度,分别为190和400 mW cm-2。　　Nafion含量对催化剂性能的影响比钌载量更显著。在氢气/空气电池中,过低(20％)和过高(43％)Nafion含量导致电池性能损失率分别为80％和82％,而过低(0.14)和过高(0.61 mg cm-2)钌载量导致电池性能损失率分别为57％和64％。基于对膜电极组老化前后催化剂层和质子交换膜的分析,提出了钌/硒的溶解与迁移、载体腐蚀、质子交换膜收缩及磺酸根离子的损失是影响电池性能衰退的主要原因。