随着电力需求的不断增长、油价的不稳定上涨和环境问题的日益严峻,可再生能源的发展已成为社会的共识。其中燃料电池由于应用范围广,效率高,环境友好无污染等特点,是极具发展潜力和应用前景的环保能源转换技术之一。高成本、低效率的阴极催化剂以及缓慢的氧还原反应（ORR）仍然是直接葡萄糖碱性燃料电池（DGAFCs）实际应用的主要瓶颈。杂原子掺杂的活性炭对氧还原有很好的电催化活性,成为研究热点,但目前仍需进一步降低其制备成本、提升其效率。本文首先以小球藻为原料,三聚氰胺为氮源,利用磷酸-氢氧化钾活化法合成出过渡金属、氮、磷掺杂的海绵状多孔碳（M-N-PKCC）。结果表明,所有掺杂金属的催化剂均表现出良好的ORR电催化性能。尤其是掺杂铁的活性炭Fe-N-PKCC的半波电位为0.852 V（vs RHE）,极限电流密度为4.4 mA?cm^-2,性能优于商业化Pt/C（10%Pt,J M）(E_1/2=0.815V,J_d=4.4 mA?cm^-2)。此外,在低温葡萄糖燃料电池应用中,以Fe-N-PKCC阴极的直接葡萄糖燃料电池获得最大功率密度30.53±1.69 W?m^-2,优于Pt/C和普通活性炭为阴极的直接葡萄糖燃料电池。比较了浒苔、小球藻和海带为原料,利用自身氮元素进行氮掺杂磷酸-氢氧化钾活化法获得多孔碳。结果表明浒苔基活性炭PKEC获得高达2709.84 m²?g^-1的比表面积,并且表现出更好的ORR催化能力。并进一步以酞氰钴为掺杂的钴源制备了Co-PKEC。通过电化学表征,证明其具有和Pt/C相当的氧还原催化能力。根据K-L计算出Co-PKEC在碱性介质中转移电子转移数4.2-4.7,说明在Co-PKEC电极表面发生的氧还原过程氧气直接电化学还原过程还原为水的高效4e^-反应。在直接碱性葡萄糖燃料电池测试中,最大电流密度达到96.53 A?m^-2,最大功率密度达到33.12±1.35 W?m^-2。本研究以低成本、生长快速的藻类生物质为原料合成杂原子掺杂的活性炭,具有优异的ORR催化活性、稳定性和耐甲醇性。小球藻、浒苔等藻类分布广泛、生长迅速、蛋白质含量丰富、离子交换容量大,因而是理想的杂原子掺杂活性炭的前驱体。与商业化铂类贵金属基ORR催化剂相比,以藻类生物质为原料制备的杂原子掺杂的催化剂,具有广泛应用的潜力。