本報訊（記者陳彬通訊員劉曉豔）在氫燃料電池中，傳統電極通常由催化劑顆粒隨機堆疊而成，存在質量傳輸阻力較大、催化劑利用率較低等缺陷。天津大學教授焦魁團隊基於靜電紡絲技術開發出一款新型電極——通過類似“蠶吐絲”的管道將催化劑顆粒連成線，再層層紡成具有高比表面積、高孔隙率和大孔徑等特點的新型電極。近日，相關成果發表於《科學通報》。
氫能因其高能量密度被視為前景廣闊的清潔能源。在氫能科技中，質子交換膜燃料電池以其高功率密度、零排放和快速回應等優勢脫穎而出，能够將氫能高效轉化為電能，已廣泛應用於交通運輸、固定式發電和可擕式電源等領域。
“理想的燃料電池電極結構應具備良好的三相反應介面，能够促進電池內部的氣體擴散與液態水管理。”焦魁介紹，相比傳統顆粒堆疊電極，新型電極具有梯度孔隙率，且孔徑更大、迂曲度更低，能够明顯改善低鉑燃料電池的電化學效能和耐久性。
天津大學英才副教授樊林浩介紹，成本較高是制約燃料電池大規模商業化的主要障礙之一。當前氫燃料電池需使用貴金屬鉑，如何在减少鉑用量的同時提高效能和耐久性，對降低成本至關重要。“新型電極結構同步實現了鉑用量减少與耐久性提高，對推動燃料電池商業化具有重要意義。”
研究表明，新型電極結構可顯著提高鉑利用率和物質傳輸效率，並有效抑制鉑的溶解、沉積和離子擴散，使鉑載量由現時商用產品的約0.2克/千瓦降至0.1克/千瓦，同時表現出更優异的耐久性。