课题组博士韩超灵的论文《Heat and mass transfer performance of proton exchange membrane fuel cells with electrode of anisotropic thermal conductivity》在2021年7月发表于International Journal of Heat and Mass Transfer期刊。针对电极材料热导率各向异性对PEMFC在不同环境温度下的电化学与传热传质耦合特性进行系统性研究。结果表面，在电极热导率各向同性条件下，电池输出功率最大值将随环境温度的增加先上达到最佳值，而后逐渐降低。而对于各向异性的电极热导率工况，减小Z方向上的热导率相比于其他方向的对于系统整体的输出性能改变最为明显。从温度分布上可以发现阴极由于电化学过程所产生的反应热为PEMFC中的主要热源，阴极位置温度也显著高于其他区域。此外，在低操作电压下电流密度沿着速度进口先增加而后平稳或下降，而高操作电压下则一直沿速度进口方向持续下降。沿流道方向所对应的氧气浓度在低操作电压下持续稳定下降，但在高操作电压下的消耗速率逐渐减小，这表明在速度入口前段的反应强度大于后部。结合液态水的摩尔浓度分布分析中可以发现，平均温度较高的异性导热率工况所对应的液态水摩尔浓度略低于各向同性时的工况，环境温度较低时沿电极Z方向合适的异性导热率可以有效提升PEMFC的输出性能，但环境温度过高将限制电化学反应性能的提升。因此，基于石墨烯等二维材料在不同环境温度设计沿Z方向合理的异性导热率电极可以有效提升燃料电池的输出性能。
