天大開發(fā)低鉑燃料電池新型電極
文章來源：中化新網(wǎng) 更新時(shí)間：2025-12-09 15:41:59
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中化新網(wǎng)訊 在氫燃料電池中，傳統(tǒng)電極通常由催化劑顆粒隨機(jī)堆疊而成。這種電極有著明顯的缺陷——質(zhì)量傳輸阻力較大、催化劑利用率較低。日前，天津大學(xué)焦魁教授團(tuán)隊(duì)基于靜電紡絲技術(shù)，制備出低鉑燃料電池新型納米纖維電極，可在提升電池性能的同時(shí)降低制造使用成本，也為氫燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用提供了全新解決方案。
氫能因其高能量密度而被認(rèn)為是一種極具前景的清潔能源，引起了全球廣泛關(guān)注。在氫能技術(shù)中，質(zhì)子交換膜燃料電池以其高功率密度、零排放和快速響應(yīng)等優(yōu)勢(shì)脫穎而出。它能夠?qū)淠芨咝мD(zhuǎn)化為電能，已廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、固定式發(fā)電和便攜式電源等領(lǐng)域。 “理想的燃料電池電極結(jié)構(gòu)應(yīng)具備良好的三相反應(yīng)界面，能夠促進(jìn)電池內(nèi)部的氣體擴(kuò)散與液態(tài)水管理。”焦魁介紹，他們采用靜電紡絲技術(shù)，使催化劑顆粒像蠶吐絲一樣串成線，再層層紡成新型電極。相比傳統(tǒng)顆粒堆疊電極，該新型電極具有梯度孔隙率、更大的孔和更低的迂曲度，可明顯改善低鉑燃料電池的電化學(xué)性能和耐久性。 該研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、天津大學(xué)英才副教授樊林浩介紹說，氫燃料電池通常使用貴金屬鉑作為催化劑，相對(duì)較高的成本是燃料電池大規(guī)模商業(yè)化的主要障礙之一。減少鉑用量的同時(shí)提高其性能和耐久性，對(duì)于降低燃料電池成本至關(guān)重要。“新型電極結(jié)構(gòu)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)鉑用量的減少與耐久性的提高，對(duì)于推動(dòng)燃料電池的商業(yè)化非常重要。”樊林浩表示，這種新型電極結(jié)構(gòu)顯著提升了鉑利用率和物質(zhì)傳輸效率，并有效抑制了鉑的溶解、沉積和離子擴(kuò)散，可使鉑載量由現(xiàn)在商用產(chǎn)品的0.2克/千瓦左右降到0.1克/千瓦，同時(shí)表現(xiàn)出更為優(yōu)異的耐久性。 業(yè)內(nèi)專家表示，采用靜電紡絲技術(shù)制備的新型電極同時(shí)實(shí)現(xiàn)了鉑用量的減少與耐久性的提高，并有可能改變?nèi)剂想姵胤磻?yīng)電極的設(shè)計(jì)，有利于克服質(zhì)子交換膜燃料電池商業(yè)化的成本和耐久性障礙。此外，該新型電極不僅能夠應(yīng)用于燃料電池，在其他電化學(xué)裝置，比如水電解槽、二氧化碳還原電解槽等領(lǐng)域，也具備一定的適用性。
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