記者12月7日從天津大學(xué)獲悉，該校教授焦魁團(tuán)隊在氫燃料電池電極技術(shù)上取得重要突破。團(tuán)隊利用靜電紡絲技術(shù)將催化劑顆粒聚合成類似蠶絲的納米纖維，層層“織”出新型電極。這種新型電極結(jié)構(gòu)具有高比表面積、高孔隙率和大孔徑特點。相關(guān)論文日前發(fā)表于國際期刊《科學(xué)通報》。

氫能因高能量密度被認(rèn)為是一種極具前景的清潔能源。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)勢脫穎而出。但在氫燃料電池中，傳統(tǒng)的電極通常由催化劑顆粒隨機(jī)堆疊而成，使用這種方法制備的電池電極質(zhì)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(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)部的氣體傳輸與液態(tài)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(xué)性能和耐久性。”

與此同時，偏高的成本也是氫燃料電池大規(guī)模商業(yè)化的主要障礙。論文共同第一作者、天津大學(xué)副教授樊林浩進(jìn)一步介紹，目前，制備氫燃料電池會用到貴金屬鉑，減少鉑用量的同時提高其性能和耐久性，是降低氫燃料電池成本的重要方法。經(jīng)驗證，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，并能有效抑制鉑的溶解、沉積和離子擴(kuò)散，使鉑載量由現(xiàn)在商用產(chǎn)品的0.2—0.3克/千瓦降到0.1克/千瓦，且表現(xiàn)出更為優(yōu)異的耐久性。

此外，該新型納米纖維電極不僅能夠應(yīng)用于燃料電池，在其他電化學(xué)裝置領(lǐng)域也具備一定適用性。