中新網天津12月4日電 (記者 孫玲玲)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。這種電極有著明顯的缺陷——催化劑利用率較低。天津大學焦魁教授團隊基于靜電紡絲技術研發出一款新型電極，通過靜電紡絲技術，將催化劑顆粒像蠶吐絲一樣串成線，再經過處理層層構筑成新型電極。該新型電極具有高比表面積、高孔隙率和大孔徑等特點。日前，這一成果的相關論文在《科學通報》(Science Bulletin)上發表。

　　氫能因其高能量密度而被認為是一種極具前景的清潔能源，引起了全球的廣泛關注。在氫能技術中，質子交換膜燃料電池以其高功率密度、零排放和快速響應等優勢脫穎而出，其能夠將氫能高效轉化為電能，已廣泛應用于交通運輸、固定式發電和便攜式電源等領域。

　　“理想的燃料電池電極結構應具備良好的三相反應界面，能夠促進電池內部的氣體擴散與液態水管理。”焦魁教授介紹，相比傳統顆粒堆疊電極，該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性能和耐久性。

　　與此同時，論文的第一作者天津大學英才副教授樊林浩介紹，相對較高的成本是燃料電池大規模商業化的主要障礙之一。氫燃料電池目前使用到貴金屬鉑，減少鉑用量的同時提高其性能和耐久性，對于降低燃料電池成本至關重要。

　　“新型電極結構要能夠同時實現鉑用量的減少與耐久性的提高，這對于推動燃料電池的商業化非常重要。”樊林浩介紹，這種新型電極結構顯著提升了鉑利用率和物質傳輸效率，并有效抑制了鉑的溶解、沉積和離子擴散，可使鉑載量由現在商用產品的0.2克/千瓦左右降到0.1克/千瓦，且表現出更為優異的耐久性。

　　據了解，焦魁教授團隊2021年在《自然》(Nature)上曾發表關于氫燃料電池的綜述長文，其中也展望了未來燃料電池膜電極的設計路線。本工作所設計的新型納米纖維電極同時實現了鉑用量的減少與耐久性的提高，這一進展有可能改變燃料電池反應電極的設計，有利于克服質子交換膜燃料電池商業化的成本和耐久性障礙。此外，該新型納米纖維電極不僅能夠應用于燃料電池，在其他電化學裝置，比如水電解槽、二氧化碳還原電解槽等領域，也具備一定的適用性。(完)