天津大学在燃料电池领域收获新成果性能有望提升近两倍

　　燃料电池指把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，隶属于电力工程，是目前颇受关注的发电技术之一。由于燃料电池不受卡诺循环效应(备注1)的限制，因此效率相较于传统发电技术理论上会更高。此外，由于燃料电池用燃料和氧气作为原料，并且不涉及机械传动部件，所以在环境友好度上也更为出色。

　　就在刚刚过去的2023年年底(12月29日)，天津大学焦魁教授团队成功研发出了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。目前相关的成果已经可以在国际能源研究期刊《焦耳》上查阅，并且相关研究团队也接受了科技日报等媒体的采访。

　　根据相关报道，我们可以了解到，新燃料电池是基于“氢燃料电池”(备注2)发展起来的。为了更好的提升电池的效率，研究团队对质子交换膜燃料电池的结构进行了重构，并且还集中了新的组件，优化了电池内部的能量传递路径，并优化了电池的体积与功率密度。

　　具体到工艺本身，研究团队通过将静电纺丝技术引入到电池制作中，成功制成了超薄碳纳米纤维薄膜及泡沫镍，避免了气体扩散层和沟脊流道的存在，成功让膜电极组件厚度降低到原来的十分之一左右，并且降低了80%以上的反应物扩散导致的传质损失。从结果上来说，就是提升了约两倍的体积功率密度。(根据团队估算，新燃料电池的体积功率密度有望达到9.8千瓦/升)。

　　尽管这种燃料电池目前还是实验室阶段，但是却代表着质子交换膜燃料电池技术的进一步发展，并且能够为相关技术的持续推进，提供宝贵的经验。

　　备注1：卡诺循环的效率只与两个热源的热力学温度有关，如果高温热源的温度愈高，低温热源的温度愈低，则卡诺循环的效率愈高。所以，卡诺循环的效率必定小于1。

　　备注2：氢能是一种潜力巨大的低碳能源载体，氢燃料电池是氢能的一种利用手段，其以氢气与氧气作为原料基本原理是电解水的逆反应。由于直接产物为水，因此氢燃料电池十分环保。此外，氢燃料电池还具备无噪音高效率的特点。