質(zhì)子交換膜燃料電池是一種直接將燃料中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化裝置，具有無污染、能量轉(zhuǎn)化效率高、運(yùn)行溫度低、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于交通、分布式能源、發(fā)電站、航空航天、熱電聯(lián)供等多個領(lǐng)域，但實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍面臨性能、成本和壽命等多方面挑戰(zhàn)。流場極板（Bipolar plate, BP）在燃料電池中起到反應(yīng)氣體供給、液態(tài)水排出、機(jī)械支撐、導(dǎo)電/導(dǎo)熱等作用。圖1為質(zhì)子交換膜燃料電池和流場結(jié)構(gòu)示意圖，可以看出，得益于多孔流場特有的多孔結(jié)構(gòu)，多孔流場相比傳統(tǒng)溝脊流場在強(qiáng)化反應(yīng)氣體供給、傳熱和導(dǎo)電等方面具有顯著優(yōu)勢，有望在下一代高功率密度燃料電池中得到廣泛應(yīng)用。圖2所示為應(yīng)用溝脊流場和多孔流場的燃料電池極化曲線，可以看出，多孔流場可有效提升燃料電池性能。

圖1 質(zhì)子交換膜燃料電池及流場結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 典型應(yīng)用傳統(tǒng)溝脊式流場和多孔流場的燃料電池極化曲線

近日，西安交通大學(xué)能源與動力工程學(xué)院熱流科學(xué)與教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室屈治國教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合天津大學(xué)焦魁教授以及加州大學(xué)歐文分校Wang Yun（王云）教授，在國際權(quán)威期刊《Chemical Reviews》（IF：72.087）發(fā)表題為《Porous Flow Field for Next-Generation Proton Exchange Membrane Fuel Cells: Materials, Characterization, Design, and Challenges》的綜述文章。本綜述首先從材料、制備方法、表征方法等方面對多孔流場進(jìn)行了全面介紹；之后，對多孔流場中的氣液兩相流動以及多孔流場對燃料電池在正常工況和冷啟動工況下的性能進(jìn)行了深入討論；最后，對氣液分流、極板擴(kuò)散層一體化設(shè)計(jì)，人工智能輔助的多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等該領(lǐng)域的未來研究方向進(jìn)行了展望。本綜述對加速多孔流場在質(zhì)子交換膜燃料電池中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)燃料電池功率密度的大幅提升，進(jìn)而促進(jìn)其商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程具有重要意義。