لایههای انتقال متخلخل (PTL) اجزای حیاتی در پیلهای سوختی هستند که مسئول تضمین حمل و نقل جرم کارآمد، مدیریت آب و افزایش واکنشهای الکتروشیمیایی هستند. پیل سوختی وسیله ای الکتروشیمیایی است که انرژی ذخیره شده در یک سوخت مانند هیدروژن را از طریق یک سری واکنش های الکتروشیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. PTL در یک پیل سوختی از یک لایه انتشار گاز (GDL) و یک لایه کاتالیزور تشکیل شده است و نقش مهمی در تسهیل این واکنش ها ایفا می کند.
تخلخل و نفوذپذیری دو عامل کلیدی هستند که بر عملکرد PTL ها تأثیر می گذارند. تخلخل به فضای خالی در PTL اشاره دارد که امکان انتقال گاز و مدیریت آب را فراهم می کند. نفوذپذیری به توانایی PTL برای اجازه دادن به جریان گازها و مایعات از طریق ساختار آن اشاره دارد. ترکیب تخلخل و نفوذپذیری برای حمل و نقل انبوه کارآمد و مدیریت آب در پیل های سوختی ضروری است.
مدیریت آب یک مسئله حیاتی در سلول های سوختی است، زیرا آب بیش از حد می تواند منافذ PTL را مسدود کند و منجر به کاهش عملکرد شود. PTLها با سطوح آبگریز می توانند با دفع آب و اجازه دادن به جریان دور از PTL به کاهش این مشکل کمک کنند.
ناهمسانگردی عامل مهم دیگری است که در طراحی PTL باید در نظر گرفته شود. PTL های ناهمسانگرد دارای ویژگی های جهت دار هستند که می توانند برای بهبود عملکرد پیل های سوختی بهینه شوند. به عنوان مثال، PTLهای ناهمسانگرد را می توان طوری طراحی کرد که دارای تخلخل و نفوذپذیری بالاتری در جهت جریان گاز باشند، در حالی که در جهت جریان مایع آبگریزتر باشند.
در نتیجه، PTL ها با تسهیل حمل و نقل جرم کارآمد، مدیریت آب و واکنش های الکتروشیمیایی، نقش مهمی در افزایش عملکرد پیل های سوختی ایفا می کنند. تخلخل، نفوذپذیری، ناهمسانگردی، و آبگریزی/آب دوستی همگی فاکتورهای مهمی هستند که در طراحی PTL برای پیل های سوختی باید در نظر گرفته شوند. با تحقیق و توسعه بیشتر، PTL ها این پتانسیل را دارند که کارایی و قابلیت اطمینان سلول های سوختی را به طور قابل توجهی بهبود بخشند و آنها را به یک فناوری مهم در گذار به آینده انرژی پاک تبدیل کنند.
