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天津大學(xué)等高性能氫燃料電池研發(fā)成功

   2024-01-11 中國科學(xué)報(bào)
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核心提示:天津大學(xué)教授焦魁團(tuán)隊(duì)與合作者成功研發(fā)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)研究成果日前發(fā)

天津大學(xué)教授焦魁團(tuán)隊(duì)與合作者成功研發(fā)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)研究成果日前發(fā)表于《焦耳》。

為應(yīng)對全球氣候變化,實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),全球能源系統(tǒng)正經(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(jìn)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)。

焦魁團(tuán)隊(duì)對質(zhì)子交換膜燃料電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)并集成新組件,改善了氣-水-電-熱傳遞路徑,成功實(shí)現(xiàn)了超薄、超高功率密度的燃料電池。

團(tuán)隊(duì)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,去除傳統(tǒng)氣體擴(kuò)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(yīng)物擴(kuò)散導(dǎo)致的傳質(zhì)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(tuán)隊(duì)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(dá)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(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了指導(dǎo)。

相關(guān)論文信息:

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



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