لایه های حمل و نقل متخلخل (PTL) نقش مهمی در عملکرد پیل سوختی و مقیاس پذیری دارند. پیلهای سوختی دستگاههای الکتروشیمیایی هستند که انرژی شیمیایی هیدروژن، متانول یا سایر سوختها را به برق، گرما و آب تبدیل میکنند. در یک پیل سوختی، PTL بین لایه کاتالیزور و لایه انتشار گاز قرار دارد. چندین عملکرد مهم را ارائه می دهد، از جمله:
1
توزیع گاز
PTLها به توزیع یکنواخت گازهای واکنش دهنده در سطح لایه کاتالیست کمک می کنند. این برای عملکرد کارآمد و یکنواخت پیل سوختی مهم است.
2
مدیریت آب
PTL ها همچنین نقش مهمی در مدیریت آب دارند و به حذف آب از لایه کاتالیزور و لایه انتشار گاز کمک می کنند. مدیریت آب برای حفظ سطح هیدراتاسیون غشای تبادل پروتون و جلوگیری از سیل کاتد ضروری است.
3
رسانایی الکتریکی
PTL ها همچنین به عنوان یک رسانای الکتریکی عمل می کنند و مسیری با مقاومت کم برای جریان الکترون ها بین لایه کاتالیزور و لایه انتشار گاز فراهم می کنند.
4
پشتیبانی مکانیکی
PTL ها از ساختار پیل سوختی پشتیبانی مکانیکی می کنند و از تغییر شکل یا فروپاشی لایه انتشار گاز و لایه کاتالیزور جلوگیری می کنند.
PTL ها معمولاً از فیبر تیتانیوم یا مواد نمدی نیکل ساخته می شوند که دارای تخلخل و سطح بالایی هستند. اندازه منافذ و ساختار PTL را می توان برای بهبود توزیع گاز و مدیریت آب بهینه کرد که می تواند عملکرد پیل سوختی را بهبود بخشد. علاوه بر این، ضخامت PTL را می توان برای متعادل کردن انتشار گاز و انتقال آب تنظیم کرد.
دستیابی به عملکرد و مقیاس پذیری بالا در پیل های سوختی مستلزم بهینه سازی طراحی و مواد PTL است. PTL باید با دوام و مقاوم در برابر تخریب تحت شرایط عملکرد پیل سوختی، مانند دماهای بالا، رطوبت بالا و قرار گرفتن در معرض گازهای خورنده باشد.
علاوه بر این، PTL باید مقرون به صرفه و مقیاس پذیر برای تولید پیل سوختی در مقیاس بزرگ باشد.
به طور خلاصه، طراحی و بهینه سازی PTL ها نقش مهمی در دستیابی به فناوری پیل سوختی با کارایی بالا و مقیاس پذیر ایفا می کند.
