中国新闻天津12月4日电（记者孙玲玲）在氢燃料电池中，传统的电极通常由随机堆叠的催化剂颗粒组成。该电极的明显缺点是催化剂利用率低。天津大学焦奎教授团队研发出一种基于静电纺丝技术的新型电极。利用静电纺丝技术，催化剂颗粒被拉成线，类似于蚕纺丝，并逐层加工以构建新的电极。新型电极具有比表面积高、孔隙率高、孔径大的特点。与这项工作相关的文章最近发表在《科学通报》上。
氢能因其高能量密度被认为是一种很有前途的清洁能源，正在引起全世界的关注。在氢能技术中，聚合物电解质燃料电池以其高功率密度、零排放和快速响应而脱颖而出。氢能源c能高效地转化为电能，广泛应用于交通运输、固定发电、便携式电源等。
“理想的燃料电池电极结构应该具有良好的三相反应界面，可以促进电池内的气体扩散和液态水管理。”焦奎教授表示，与传统的颗粒堆叠电极相比，这种新型电极具有梯度孔隙率、较大的孔隙和较低的柔韧性，可显着提高低铂燃料电池的电化学性能和耐久性。
同时，论文第一作者、天津大学副教授范林浩表示，相对较高的成本是燃料电池大规模商业化的主要障碍之一。目前，氢燃料电池使用贵金属铂。为了降低燃料电池的成本，重要的是减少铂的用量，同时提高其性能和耐用性能力。
“新的电极结构应该能够减少铂的用量，同时提高耐用性，这对于促进燃料电池的实际应用非常重要。”范林浩表示，这种新型电极结构大大提高了铂利用率和传质效率，有效抑制了铂离子的溶解、沉积和扩散。铂含量可以从当前产品的约0.2克/千瓦减少到0.1克/千瓦，提高耐用性。低铂燃料电池的新颖性纳米纤维电极的结构示意图。 （天津大学供图）
焦奎教授团队据称于2021年在《自然》杂志上发表了一篇关于氢燃料电池的广泛综述文章，其中还讨论了燃料电池膜电极的未来设计路线。本研究设计的新型纳米纤维电极减少了铂的用量并提高了电极的耐用性e 同时。这一进展有助于改变燃料电池反应电极的设计，并克服聚合物电解质燃料电池商业化的成本和耐用性障碍。此外，新型纳米纤维电极不仅可以用于燃料电池，而且在其他电化学装置中也具有一定的应用潜力，例如电解水装置和二氧化碳还原电解装置。 （完）
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