高性能膜燃料電池研發成功

陳杉　焦德芳

天津大學教授尹燕團隊成功研發高性能陰離子膜燃料電池。該電池性能優異、耐久性強，有望助力我國氫能源汽車賽道“提速”。相關成果近日發表于《焦耳》。

氫燃料電池是“氫經濟”的重要組成部分，被認為是實現“碳中和”的主要途徑之一。高溫陰離子膜燃料電池是氫燃料電池中的佼佼者，具有成本低的優勢。然而，要實現高溫陰離子膜燃料電池的推廣應用，需要解決其復雜的“水管理”難題，以進一步提高燃料電池的耐久性。目前，該領域研究仍處于探索階段。

尹燕團隊以聚芳基哌啶型陰離子交換膜為基礎，設計制備了輕度支化PAP陰離子交換膜。該結構設計會引起特性黏度和密度改變，從而對陰離子交換膜的性能產生重要影響。

研究團隊經測試表征發現，輕度支化的陰離子交換膜實現了合理的吸水率、耐溶脹和快速的水傳輸，表現出優異的水管理性能，同時能夠在高溫堿性環境下保持良好的化學結構穩定性及優異的機械性能。值得一提的是，這種新型燃料電池解決了在大電流區域傳質的問題，達到優異的“水平衡”，實現了高溫下陰離子膜燃料電池高功率密度輸出和優異耐久性的“雙贏”。

“實驗結果表明，這種新型氫燃料電池有隨環境變化自調節水平衡的優點，有望助力氫能源汽車走上規模化應用的賽道。”尹燕說。