لایه های حمل و نقل متخلخل (PTL) در پیل های سوختی جزء حیاتی هستند که نقش کلیدی در دستیابی به عملکرد و مقیاس پذیری بالا ایفا می کنند. سلول های سوختی به سرعت در حال تبدیل شدن به یک منبع محبوب انرژی پاک هستند و PTL ها برای عملکرد موفقیت آمیز آنها ضروری هستند.
PTLها بین لایه کاتالیزور و لایه انتشار گاز در یک پیل سوختی قرار دارند. آنها معمولاً از فیبر کربن یا مواد کاغذ کربنی 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.
یکی از عملکردهای حیاتی PTL ها توزیع یکنواخت گازهای واکنش دهنده بر روی سطح لایه کاتالیست است. این برای عملکرد کارآمد و یکنواخت پیل سوختی مهم است. علاوه بر این، PTL ها پشتیبانی مکانیکی از ساختار پیل سوختی را فراهم می کنند و از تغییر شکل یا فروپاشی لایه انتشار گاز و لایه کاتالیزور جلوگیری می کنند.
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. مدیریت صحیح آب می تواند عملکرد پیل سوختی را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد و طول عمر آن را افزایش دهد.
علاوه بر این، PTL ها به عنوان یک هادی الکتریکی عمل می کنند و مسیری با مقاومت کم برای جریان الکترون ها بین لایه کاتالیزور و لایه انتشار گاز فراهم می کنند. این هدایت الکتریکی به افزایش عملکرد و کارایی پیل سوختی کمک می کند.
برای دستیابی به عملکرد و مقیاس پذیری بالا در پیل های سوختی، PTL ها باید بادوام و مقاوم در برابر تخریب تحت شرایط عملکرد پیل سوختی مانند دماهای بالا، رطوبت بالا و قرار گرفتن در معرض گازهای خورنده باشند. علاوه بر این، PTL باید مقرون به صرفه و مقیاس پذیر برای تولید پیل سوختی در مقیاس بزرگ باشد.
در نتیجه، PTL ها برای دستیابی به عملکرد و مقیاس پذیری بالا در سلول های سوختی حیاتی هستند. تحقیق و توسعه مداوم بر روی بهبود مواد، ساختارها و ساخت PTL متمرکز است
