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本報訊(記者陳彬 通訊員劉曉艷)在氫燃料電池中,傳統(tǒng)電極通常由催化劑顆粒隨機堆疊而成,存在質量傳輸阻力較大、催化劑利用率較低等缺陷。天津大學教授焦魁團隊基于靜電紡絲技術開發(fā)出一款新型電極——通過類似“蠶吐絲”的方式將催化劑顆粒連成線,再層層紡成具有高比表面積、高孔隙率和大孔徑等特點的新型電極。近日,相關成果發(fā)表于《科學通報》。
氫能因其高能量密度被視為前景廣闊的清潔能源。在氫能技術中,質子交換膜燃料電池以其高功率密度、零排放和快速響應等優(yōu)勢脫穎而出,能夠將氫能高效轉化為電能,已廣泛應用于交通運輸、固定式發(fā)電和便攜式電源等領域。 “理想的燃料電池電極結構應具備良好的三相反應界面,能夠促進電池內部的氣體擴散與液態(tài)水管理。”焦魁介紹,相比傳統(tǒng)顆粒堆疊電極,新型電極具有梯度孔隙率,且孔徑更大、迂曲度更低,能夠明顯改善低鉑燃料電池的電化學性能和耐久性。 天津大學英才副教授樊林浩介紹,成本較高是制約燃料電池大規(guī)模商業(yè)化的主要障礙之一。當前氫燃料電池需使用貴金屬鉑,如何在減少鉑用量的同時提高性能和耐久性,對降低成本至關重要。“新型電極結構同步實現(xiàn)了鉑用量減少與耐久性提高,對推動燃料電池商業(yè)化具有重要意義。” 研究表明,新型電極結構可顯著提高鉑利用率和物質傳輸效率,并有效抑制鉑的溶解、沉積和離子擴散,使鉑載量由目前商用產品的約0.2克/千瓦降至0.1克/千瓦,同時表現(xiàn)出更優(yōu)異的耐久性。 相關論文信息: https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.11.040 《中國科學報》 (2025-12-08 第1版 要聞)
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