日前，天津大学教授焦魁团队成功研发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，相关成果已发表于国际权威能源研究期刊《焦耳》。

据悉，为应对全球气候变化、实现“双碳”目标，全球能源系统正在经历深刻转型。氢能作为一种潜力巨大的低碳能源载体，在此进程中发挥着重要作用。氢燃料电池也被视为最有前景的氢能应用技术之一。然而，如何提高其体积功率密度成为目前技术上的重大挑战。

在研究中，焦魁团队对质子交换膜燃料的电池结构进行了重构，集成新的组件，改善了气-水-电-热传递路径，成功实现了超薄、超高功率密度的燃料电池；团队通过引入静电纺丝技术制成的超薄碳纳米纤维薄膜及泡沫镍，去除了传统的气体扩散层和沟脊流道，有效降低了膜电极组件厚度约90%，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。

经研究团队估算，采用这种新型燃料电池结构的电堆峰值体积功率密度有望达到9.8千瓦每升，比目前市面上主流同类产品性能提升超过80%。这项成果不仅为质子交换膜燃料电池技术的进一步发展提供了重要的指导，也预示着清洁能源领域迈向新高度的可能性。

相关论文共同第一作者是天津大学博士研究生查森和助理研究员吴思远；共同通讯作者是焦魁和Michael Guiver教授；共同作者包括天津大学教授杜青，萨里大学教授宣晋，帝国理工大学教授Nigel Brandon、王慧至，加州大学戴维斯分校教授Jae Wan Park以及天津大学博士研究生霍文明。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.12.003