12月4日，記者從天津大學獲悉，該校教授焦魁團隊在氫燃料電池電極技術上取得重要突破。團隊利用靜電紡絲技術使催化劑顆粒像蠶吐絲一樣串成線，再層層紡成新型電極。這種新型電極結構具有高比表面積、高孔隙率和大孔徑的特點。日前，這一成果的相關論文發表在《科學通報》上。
圖為低鉑燃料電池的新型納米纖維電極結構示意圖。（天津大學供圖）
氫能因其高能量密度而被認為是一種極具前景的清潔能源。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勢脫穎而出。但在氫燃料電池中，傳統的電極通常是由催化劑顆粒隨機堆疊而成。這種方法質量傳輸阻力較大，催化劑利用率較低。
“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傳輸與液態水管理。”焦魁介紹，“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性能和耐久性。”
與此同時，偏高的成本也是燃料電池大規模商業化的主要障礙。論文的共同第一作者、天津大學副教授樊林浩進一步介紹，氫燃料電池工作中目前使用到貴金屬鉑，減少鉑用量的同時提高其性能和耐久性，是降低燃料電池成本至關重要的因素。經驗證，新型電極結構顯著提升了鉑利用率和物質傳輸效率，并能有效抑制鉑的溶解、沉積和離子擴散，使鉑載量由現在商用產品的0.2—0.3克/千瓦降到0.1克/千瓦，且表現出更為優異的耐久性。
此外，該新型納米纖維電極不僅能夠應用于燃料電池，在其他電化學裝置領域，也具備一定的適用性。
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