2022年3月21日下午，我院有幸邀请到澳大利亚新南威尔士大学的Quentin Meyer 博士为我院同学作题为“Structure-To-Performance Relationship of Hydrogen Fuel Cells”的线上学术讲座。Quentin Meyer 博士于2015 年获得英国伦敦大学学院质子交换膜燃料电池高级故障诊断专业博士学位并获得“卓越研究”荣誉称号，于2021 年 2 月获澳大利亚—新西兰地区 EDRACI 青年电化学家奖。截至 2022 年 3 月，Quentin Meyer 博士共发表期刊论文约 40篇 ，申请专利1 项，并受邀在全球多地汇报20余次。

图1： Quentin Meyer 博士与中欧学子亲切互动

讲座伊始，Quentin Meyer 博士提出：由于氢能的能量密度是石油的 3 倍、煤炭的 4.5 倍，故而被视为未来能源革命的颠覆性技术方向，而氢燃料电池是实现由氢能向电能转换利用的关键载体。为了增强氢燃料电池面对传统电池时的竞争力，研究人员必须不断探索氢燃料电池的运作规律，并大幅改善性能、降低生产成本，并彻底掌握其运作规律。由于氢燃料电池是一种复杂的电化学装置，人们需要利用新型“透镜”来了解其结构和性能之间的关系。

图2.：Quentin Meyer 博士对所在课题组进行介绍

氢燃料电池相较于常见的锂电池具有更为复杂的系统，系统主要由电堆、空压机、增湿器、氢循环泵、氢瓶等部件组成。电堆是整个系统的核心，包括由膜电极与双极板构成的多个电池单元、集流板、端板以及密封圈等；其中膜电极的关键材料是质子交换膜、催化剂与气体扩散层，这些部件及材料的耐久性、稳定性等方面的表现决定了电堆的使用寿命和工况适应性。

图3.：氢燃料电池结构拆解

在对氢燃料电池进行基本介绍后，Quentin Meyer博士还展示了氢燃料电池内部性能与结构的相互影响。通过测量电池运行时水蒸气含量、电流密度和温度三种数据，能够获得“水-电-热”图，进而探究质子交换膜燃料电池中几种变量间的关联作用，使得研究人员能够更好地完善氢燃料电池的模型设计。

在解释氢燃料电池的结构与性能之间的关系后，Quentin Meyer博士介绍了如何利用X射线计算机断层扫描等先进成像技术工具研究材料形变，并以此揭示质子交换燃料电池组件在运行过程中的宏观和微观结构演化。

图4. 具体研究结果分析

随后，Quentin Meyer博士分享了如何将上述研究应用于氢燃料电池中非贵金属催化剂的探索当中，并提出目前的两个工作重点：通过合成新型催化剂来提升反应性能以及开发先进的诊断工具来更好了解电池使用过程中的衰减情况。

图5. 讲座总结

最后，同学们提出了一些关于氢燃料电池行业发展的看法，并针对未来氢能利用可能面临的阻碍提出了疑问，对此Quentin Meyer博士一一予以解答。

通过此次讲座中欧学子对氢燃料电池结构与性能的关系有了更深的了解，为日后氢能相关课程的学习积累了知识储备。

文字：李璐璐 李金盛

图片：李璐璐 欧康明

审核：李之添 寇芳玲