本文主要介紹奈米碳管直接成長在碳布上(CNT-CC)的作為燃料電池電極基材之應用，此種新的奈米碳管電極結構設計將提供暢通之電子傳導路徑，借由降低電子傳遞過程所損失能量來提升電池性能，另一方面由於奈米碳管能提供更多的比表面積與官能基數量，以致於觸媒在奈米碳管上的分散性較傳統之導電碳黑更佳。本文使用濺鍍法及含浸法分散觸媒顆粒在直接成長之奈米碳管上，藉由顯微鏡影像可得到觸媒顆粒尺寸分布約在2~4nm，這些奈米觸媒分散於直接成長之奈米碳管擁有極佳之性能，在電化學測試結果方面，0.4mg cm^(-2)Pt-Ru/CNT-CC相較於同樣觸媒量負載在純碳布系統上，前者有較低的氧化掃瞄起始電位及較高的甲醇氧化電流貢獻，這代表直接成長奈米碳管電極有降低活化過電位的效果以及較佳的催化活性，本文使用負載觸媒的直接成長奈米碳管電極應用在直接甲醇燃料電池中之全電池作測試，0.4mg cm^(-2)Pt-Ru/CNT-CC之最大輸出功率73.6mW cm^(-2)相較於商用E-Tek公司4mg cm^(-2)的Pt-Ru/C的50.6mW cm^(-2)，雖然只使用約十分之一的觸媒量，但是前者的最大功率比後者提升約40%。同時地，本文亦使用負載觸媒的直接成長奈米碳管電極應用在質子交換膜燃料電池的陰極作全電池測試，0.05mg cm^(-2)Pt/CNT-CC之最大輸出功率570mW cm^(-2)。綜合本文的實驗結果發現直接成長之奈米碳管電極結構能建立起更有效的觸媒三相接觸點，因而能夠大幅提升燃料電池性能。