科技日報訊 （記者陳曦 通訊員焦德芳）記者2023年12月29日從天津大學獲悉，該校焦魁教授團隊成功研發(fā)出超高功率密度的質(zhì)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(guān)成果已發(fā)表于國際能源研究期刊《焦耳》。
為應(yīng)對全球氣候變化、實現(xiàn)“雙碳”目標，全球能源系統(tǒng)正在經(jīng)歷深刻轉(zhuǎn)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(yīng)用技術(shù)之一。然而，如何提高其體積功率密度成為目前技術(shù)上的重大挑戰(zhàn)。
焦魁教授介紹，研究團隊對質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)進行了重構(gòu)，集成新的組件，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。研究團隊通過引入靜電紡絲技術(shù)制成的超薄碳納米纖維薄膜及泡沫鎳，去除了傳統(tǒng)的氣體擴散層和溝脊流道，將膜電極組件厚度有效降低了約90%，降低了80%以上的反應(yīng)物擴散導致的傳質(zhì)損失，最終將燃料電池體積功率密度提升約兩倍。
經(jīng)研究團隊估算，采用這種新型燃料電池結(jié)構(gòu)的電堆峰值體積功率密度有望達到9.8千瓦/升，相比目前市面上主流同類產(chǎn)品，性能提升超過80%。這項成果為質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)的進一步發(fā)展提供了重要方向。
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