Пористі транспортні шари (PTL) є критично важливими компонентами паливних елементів, відповідальними за забезпечення ефективного транспортування маси, управління водою та посилення електрохімічних реакцій. Паливний елемент — це електрохімічний пристрій, який перетворює енергію, збережену в паливі, наприклад водні, в електричну енергію за допомогою серії електрохімічних реакцій. PTL у паливному елементі складається з газодифузійного шару (GDL) і шару каталізатора та відіграє вирішальну роль у полегшенні цих реакцій.
Пористість і проникність є двома ключовими факторами, які впливають на продуктивність PTL. Пористість відноситься до порожнього простору в PTL, що дозволяє транспортувати газ і управляти водою. Проникність означає здатність PTL пропускати гази та рідини через свою структуру. Поєднання пористості та проникності має важливе значення для ефективного транспортування маси та управління водою в паливних елементах.
Керування водою є критичною проблемою для паливних елементів, оскільки надмірна вода може закупорити пори PTL, що призведе до зниження продуктивності. PTL з гідрофобними поверхнями можуть допомогти пом’якшити цю проблему, відштовхуючи воду та дозволяючи їй витікати з PTL.
Анізотропія є ще одним важливим фактором, який слід враховувати при проектуванні PTL. Анізотропні PTL мають спрямовані властивості, які можна оптимізувати для підвищення продуктивності паливних елементів. Наприклад, анізотропні PTL можуть бути сконструйовані так, щоб мати вищу пористість і проникність у напрямку потоку газу, водночас бути більш гідрофобними у напрямку потоку рідини.
Підсумовуючи, PTL відіграють вирішальну роль у підвищенні продуктивності паливних елементів, сприяючи ефективному транспорту маси, управлінню водою та електрохімічним реакціям. Пористість, проникність, анізотропія та гідрофобність/гідрофільність є критичними факторами, які слід враховувати при проектуванні PTL для паливних елементів. Завдяки подальшим дослідженням і розробкам PTL мають потенціал для значного підвищення ефективності та надійності паливних елементів, що робить їх все більш важливою технологією при переході до чистої енергії майбутнього.
