天津大学研发超高功率密度氢燃料电池，比主流产品提升近两倍

氢燃料电池被视为最有前景的氢能应用技术之一，与内燃机相比，氢燃料电池的工作过程不涉及燃烧，因此无机械损耗及腐蚀，通过化学反应所产生的电能可以直接被用在推动汽车的四轮上，从而省略了机械传动装置，极大的提升了工作效率和能源利用率。目前来说，如何进一步提高氢燃料电池的体积功率密度是其最主要的研究方向。MtDednc

近日，天津大学的研究团队成功研发了一种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，相关成果以“Fuel cell stack redesign and component integration radically increase power density”为题发表于国际权威能源研究期刊《焦耳》。MtDednc

据介绍，传统的沟脊流道和气体扩散层(GDL)所存在的缺点极大地限制了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的传质和水管理能力，影响了其体积功率密度。因此该研究团队对PEMFC的电池结构进行了重构，实现了一种无GDL的电极流场集成设计，改善了气-水-电-热的传递路径，成功实现了超薄、超高功率密度的燃料电池。MtDednc

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来源：天津大学MtDednc

该设计由石墨烯涂层泡沫镍和超薄(9.1μm)碳纳米纤维薄膜组成，用以替代传统沟脊流道和GDL，因此它降低了膜电极组件的体积约90%，还降低了80%以上的反应物扩散导致的传质损失，最终将燃料电池体积功率密度提升约两倍。MtDednc

据悉，采用无GDL设计的PEMFC电堆预计可实现高达9.8kW L^-1的峰值体积功率密度，与市面上最先进的商用PEMFC电堆相比增加了80%以上，同时，该无GDL的设计思路也为PEMFC技术的进一步发展提供了重要方向。MtDednc