天津大学教授焦魁团队与合作者成功研发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。相关研究成果日前发表于《焦耳》。
为应对全球气候变化，实现“双碳”目标，全球能源系统正经历深刻转型。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。
焦魁团队对质子交换膜燃料电池结构进行重构并集成新组件，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。
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，去除传统气体扩散层和沟脊流道，有效降低了膜电极组件厚度约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近两倍。
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每升9.8千瓦，比目前市面上主流同类产品性能提升超过80%。该成果为质子交换膜燃料电池技术的进一步发展提供了指导。
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