仿蚕丝“织”出氢燃料电池新型电极结构

记者12月7日从天津大学获悉，该校教授焦魁团队在氢燃料电池电极技术上取得重要突破。团队利用静电纺丝技术将催化剂颗粒聚合成类似蚕丝的纳米纤维，层层“织”出新型电极。这种新型电极结构具有高比表面积、高孔隙率和大孔径特点。相关论文日前发表于国际期刊《科学通报》。

氢能因高能量密度被认为是一种极具前景的清洁能源。在氢能技术中，质子交换膜燃料电池以其高功率密度、零排放和快速响应等优势脱颖而出。但在氢燃料电池中，传统的电极通常由催化剂颗粒随机堆叠而成，使用这种方法制备的电池电极质量传输阻力较大、催化剂利用率较低。

“理想的燃料电池电极结构应具备良好的三相反应界面，能够促进电池内部的气体传输与液态水管理。”焦魁介绍，“新型电极具有梯度孔隙率、更大的孔和更低的迂曲度，可明显改善低铂燃料电池的电化学性能和耐久性。”

与此同时，偏高的成本也是氢燃料电池大规模商业化的主要障碍。论文共同第一作者、天津大学副教授樊林浩进一步介绍，目前，制备氢燃料电池会用到贵金属铂，减少铂用量的同时提高其性能和耐久性，是降低氢燃料电池成本的重要方法。经验证，新型电极结构显著提升了铂利用率和物质传输效率，并能有效抑制铂的溶解、沉积和离子扩散，使铂载量由现在商用产品的0.2—0.3克/千瓦降到0.1克/千瓦，且表现出更为优异的耐久性。