新燃料电池性能较同类产品提升近两倍

科技日报讯 （记者陈曦 通讯员焦德芳）记者2023年12月29日从天津大学获悉，该校焦魁教授团队成功研发出超高功率密度的质子交换膜燃料电池，其性能比主流同类产品提升近两倍。相关成果已发表于国际能源研究期刊《焦耳》。

为应对全球气候变化、实现“双碳”目标，全球能源系统正在经历深刻转型。氢能作为一种潜力巨大的低碳能源载体，在此进程中发挥着重要作用。氢燃料电池被视为最有前景的氢能应用技术之一。然而，如何提高其体积功率密度成为目前技术上的重大挑战。

焦魁教授介绍，研究团队对质子交换膜燃料电池的结构进行了重构，集成新的组件，改善了气—水—电—热传递路径，成功实现了超薄、超高功率密度的燃料电池。研究团队通过引入静电纺丝技术制成的超薄碳纳米纤维薄膜及泡沫镍，去除了传统的气体扩散层和沟脊流道，将膜电极组件厚度有效降低了约90%，降低了80%以上的反应物扩散导致的传质损失，最终将燃料电池体积功率密度提升约两倍。

经研究团队估算，采用这种新型燃料电池结构的电堆峰值体积功率密度有望达到9.8千瓦/升，相比目前市面上主流同类产品，性能提升超过80%。这项成果为质子交换膜燃料电池技术的进一步发展提供了重要方向。