氢燃料电池“质子通道”： 提性能降成本良心技术

天津大学化工学院博士生何光伟近日在国际顶级学术期刊《先进材料》和《先进功能材料》上连续发表了以“氢燃料电池用离子交换膜的传递过程强化”为主题的两篇论文，在世界范围内首次提出一种构建氢燃料电池“质子通道”的新概念，可将其“能量传递速率”提升2倍，有望大幅提升电池性能并降低其成本，从而促进这一“零污染”绿色能源的推广。

氢燃料电池是使用氢作为燃料，通过电化学反应来“发电”，从而提供能量的电池。其“发电”过程只会产生水，属于对环境“零污染”的绿色能源，同时也避免了传统电池充电耗时的问题，是目前最具发展前景的新能源方式，如能普及并应用在车辆及其他高污染发电工具上，将能显著减轻空气污染及温室效应。

氢燃料电池要通过质子交换膜实现“质子传递”从而“发电”，质子传递效率也就决定了电池的能量传递效率。但目前在世界范围内，氢燃料电池面临着质子传递效率还不能满足实际应用要求，质子膜成本高昂两大技术难题，难以迅速推广。

何光伟提出的新概念，是通过物理微环境和化学微环境协同调控，并采用纳米材料自组装的方式，在氢燃料电池内构筑起一条高效的质子通道，相比目前普遍使用的通过高分子微相分离构建的离子通道，它是一条更加规整、连续的“高速公路”，实验验证其质子传递效率提升了2倍。如果这一概念能够应用到氢燃料电池的实际生产应用中，可大幅增强电池的性能，降低成本，特别是有望显著提升氢燃料电池汽车的续航能力。