Poreuze transportlagen (PTL's) spelen een cruciale rol in de prestaties en schaalbaarheid van brandstofcellen. Brandstofcellen zijn elektrochemische apparaten die de chemische energie van waterstof, methanol of andere brandstoffen omzetten in elektriciteit, warmte en water. In een brandstofcel bevindt de PTL zich tussen de katalysatorlaag en de gasdiffusielaag. Het biedt verschillende belangrijke functies, waaronder:
1
Gas Distributie
PTL's helpen om reactantgassen gelijkmatig over het oppervlak van de katalysatorlaag te verdelen. Dit is belangrijk voor een efficiënte en uniforme werking van de brandstofcel.
2
Water beheersing
PTL's spelen ook een cruciale rol in het waterbeheer en helpen bij het verwijderen van water uit de katalysatorlaag en de gasdiffusielaag. Waterbeheer is essentieel om het hydratatieniveau van het protonenuitwisselingsmembraan op peil te houden en overstromingen van de kathode te voorkomen.
3
Elektrische geleiding
PTL's dienen ook als elektrische geleider en bieden een pad met lage weerstand voor de stroom van elektronen tussen de katalysatorlaag en de gasdiffusielaag.
4
Mechanische ondersteuning
PTL's bieden mechanische ondersteuning aan de brandstofcelstructuur, waardoor vervorming of instorting van de gasdiffusielaag en katalysatorlaag wordt voorkomen.
PTL's zijn meestal gemaakt van titaniumvezel of nikkelviltmaterialen, die een hoge porositeit en oppervlakte hebben. De poriegrootte en structuur van de PTL kunnen worden geoptimaliseerd om de gasdistributie en het waterbeheer te verbeteren, wat de prestaties van de brandstofcel kan verbeteren. Bovendien kan de dikte van de PTL worden aangepast om gasdiffusie en watertransport in evenwicht te houden.
Om hoge prestaties en schaalbaarheid in brandstofcellen te bereiken, moeten het ontwerp en de materialen van de PTL worden geoptimaliseerd. De PTL moet duurzaam zijn en bestand tegen degradatie onder bedrijfsomstandigheden van brandstofcellen, zoals hoge temperaturen, hoge luchtvochtigheid en blootstelling aan corrosieve gassen.
Bovendien moet de PTL kosteneffectief en schaalbaar zijn voor grootschalige productie van brandstofcellen.
Samenvattend spelen het ontwerp en de optimalisatie van PTL's een cruciale rol bij het bereiken van hoogwaardige en schaalbare brandstofceltechnologie.
