天津大學教授焦魁團隊與合作者成功研發(fā)超高功率密度的質子交換膜燃料電池，其性能比主流同類產(chǎn)品提升近兩倍。相關研究成果日前發(fā)表于《焦耳》。

為應對全球氣候變化，實現(xiàn)“雙碳”目標，全球能源系統(tǒng)正經(jīng)歷深刻轉型。氫能作為一種潛力巨大的低碳能源載體，在此進程中發(fā)揮著重要作用。氫燃料電池被視為最有前景的氫能應用技術之一。然而，如何提高其體積功率密度成為目前技術上的重大挑戰(zhàn)。

焦魁團隊對質子交換膜燃料電池結構進行重構并集成新組件，改善了氣-水-電-熱傳遞路徑，成功實現(xiàn)了超薄、超高功率密度的燃料電池。

團隊通過引入靜電紡絲技術制成的超薄碳納米纖維薄膜及泡沫鎳，去除傳統(tǒng)氣體擴散層和溝脊流道，有效降低了膜電極組件厚度約90%，降低了80%以上的反應物擴散導致的傳質損失，最終將燃料電池體積功率密度提升近兩倍。

經(jīng)研究團隊估算，采用這種新型燃料電池結構的電堆峰值體積功率密度有望達到每升9.8千瓦，比目前市面上主流同類產(chǎn)品性能提升超過80%。該成果為質子交換膜燃料電池技術的進一步發(fā)展提供了指導。

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