記者2023年12月29日從天津大學獲悉，該校焦魁教授團隊成功研發出超高功率密度的質子交換膜燃料電池，其性能比主流同類產品提升近兩倍。相關成果已發表于國際能源研究期刊《焦耳》。

為應對全球氣候變化、實現“雙碳”目標，全球能源系統正在經歷深刻轉型。氫能作為一種潛力巨大的低碳能源載體，在此進程中發揮著重要作用。氫燃料電池被視為最有前景的氫能應用技術之一。然而，如何提高其體積功率密度成為目前技術上的重大挑戰。

焦魁教授介紹，研究團隊對質子交換膜燃料電池的結構進行了重構，集成新的組件，改善了氣—水—電—熱傳遞路徑，成功實現了超薄、超高功率密度的燃料電池。研究團隊通過引入靜電紡絲技術制成的超薄碳納米纖維薄膜及泡沫鎳，去除了傳統的氣體擴散層和溝脊流道，將膜電極組件厚度有效降低了約90%，降低了80%以上的反應物擴散導致的傳質損失，最終將燃料電池體積功率密度提升約兩倍。

經研究團隊估算，采用這種新型燃料電池結構的電堆峰值體積功率密度有望達到9.8千瓦/升，相比目前市面上主流同類產品，性能提升超過80%。這項成果為質子交換膜燃料電池技術的進一步發展提供了重要方向。