記者7月15日獲悉，天津大學(xué)焦魁教授帶領(lǐng)的電化學(xué)熱物理實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)在最新一期《自然》發(fā)表的展望文章，為新一代超高功率密度燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)理論與設(shè)計(jì)指明了發(fā)展方向。

據(jù)了解，作為氫能社會(huì)布局的重要一環(huán)，燃料電池裝置開(kāi)發(fā)最為核心的問(wèn)題就是其性能的提升。依據(jù)世界各國(guó)對(duì)燃料電池提出的發(fā)展規(guī)劃，在未來(lái)十年左右，燃料電池電堆功率密度計(jì)劃提升至6—9千瓦/升，但目前水平距離預(yù)期性能指標(biāo)仍有較大差距。

焦魁教授團(tuán)隊(duì)基于其強(qiáng)大的模型預(yù)測(cè)體系與豐富的產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)際學(xué)術(shù)前沿與國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，在國(guó)際頂尖刊物上首次對(duì)下一代超高功率密度燃料電池未來(lái)發(fā)展路線進(jìn)行了解讀及展望。展望針對(duì)燃料電池中涉及的多尺度電化學(xué)、熱物理過(guò)程，結(jié)合能源材料領(lǐng)域最新成果，對(duì)質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層、雙極板等核心部件的發(fā)展路線進(jìn)行了深入分析，并通過(guò)仿真計(jì)算給出了具體的技術(shù)指標(biāo)。

文章指出，雙極板和膜電極對(duì)未來(lái)功率密度提升的貢獻(xiàn)度分別約為30%和70%，但各部件需要協(xié)同優(yōu)化才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。“一體化和有序化是未來(lái)設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要方向。”焦魁表示，一方面，雙極板進(jìn)一步減薄會(huì)極大增加流動(dòng)阻力，給反應(yīng)氣體供給和冷卻液循環(huán)帶來(lái)困難，因此流場(chǎng)和電極的一體化設(shè)計(jì)是一種趨勢(shì);另一方面，電極設(shè)計(jì)的有序化能夠更好地組織傳遞過(guò)程，并降低生產(chǎn)過(guò)程中的不確定性，也是未來(lái)的發(fā)展方向。

(記者陳曦通訊員劉曉艷)