天津大學教授焦魁團隊與合作者成功研發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品提升近兩倍。相關研究成果日前發表于《焦耳》。

為應對全球氣候變化，實現“雙碳”目標，全球能源系統正經歷深刻轉型。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。

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展提供了指導。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.12.003

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