华北电力大学刘建国/谭爱东团队Nature子刊：PEM水电解堆中局部爆燃形成机制与安全预防措施研究

本研究针对质子交换膜水电解堆的爆燃安全问题展开系统研究。背景方面，PEM水电解技术作为可再生能源制氢的关键技术，在工业化应用过程中面临严重安全挑战，多起爆燃事故暴露出对故障机制理解的不足。研究目的旨在揭示局部爆燃形成机制并建立安全预防策略。通过多尺度表征和建模，发现水饥饿是触发爆燃的主要原因，会导致膜质子电导率下降100倍、电压异常升高至10V、MEA温度超过150℃，最终引发膜穿孔和氢氧混合爆燃。结论表明，确定安全运行的最小水计量比为ξ≥22，并提出涵盖双极板优化、复合增强膜材料和在线监测的综合预防措施，在5kW电解堆上验证了单片电压监测的有效性。