梯度多孔传输层

电流密度超5 A/cm²

孔隙率近催化层侧减小并渐变，降低欧姆电阻并优化气液两相传输，较商业工况电流密度提升显著。

Xu, Guizhi · Du., Xiaoze · Liulin, Que · 张亮 · 李俊 · 叶丁丁 · Song, Jie · Jie, Gao

Applied Thermal Engineering 2025

具体参数

电流密度

{'zh': '5.025', 'en': '5.025'} A/cm²

电池效率

{'zh': '50.8', 'en': '50.8'} %

资本支出降低幅度

{'zh': '20.4', 'en': '20.4'} %

技术优势

电阻传质双优化

近催化层侧采用小孔隙率，降低该处接触电阻和欧姆电阻；远端大孔隙率便于气泡排出，强化两相传输。

电流密度更高

梯度结构使电流密度达到5.025 A/cm²，明显高于商业运行电流密度，从而在不增加电堆面积的情况下提升产氢速率。

资本支出可降

在相同产氢量下所需电解槽面积更小，或同面积产氢更多，使资本支出相比商业运行工况降低20.4%。

敏感参数已明

灵敏度分析表明更高的电导率和更低的接触角有助于最大化电流密度，为实际制备时选择材料和表面处理提供了直接方向。

应用场景

• 电解水制氢：用更小电解槽或同尺寸电解槽产出更多氢气，降低绿氢单位成本。
• PEM电解槽：替换现有多孔传输层后，电解槽电流密度和效率同步提升，直接缩短投资回收期。
• 多孔传输层：以梯度孔隙率兼顾低欧姆电阻与顺畅气液输运，替代均一孔隙率产品。