Die poröse Transportschicht (PTL) ist ein wesentlicher Bestandteil eines PEM-Elektrolyseurs und befindet sich typischerweise zwischen der Gasdiffusionsschicht (GDL) und der Elektrode.
Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Erleichterung des effizienten Massentransports von Reaktanten- und Produktgasen, der Wasserverwaltung im Elektrolyseur, der Aufrechterhaltung eines optimalen Drucks und einer optimalen Gasverteilung sowie der mechanischen Unterstützung der Elektrodenbaugruppe.
Bei der Auswahl eines PTL sind unter anderem dessen Porosität, Dicke, Leitfähigkeit, mechanische Eigenschaften und chemische Stabilität zu berücksichtigen.
Die Gasdiffusionsschicht (GDL) und die poröse Transportschicht (PTL) sind beide poröse Materialien, die in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren verwendet werden, aber sie haben unterschiedliche Funktionen und Strukturen.
Eine GDL ist eine dünne, poröse Schicht, die in Brennstoffzellen oder Elektrolyseuren zwischen der Elektrode und dem Reaktantgasströmungsfeld positioniert ist. Sein Hauptzweck besteht darin, Reaktionsgase zur Elektrodenoberfläche zu transportieren und überschüssiges Wasser zu entfernen, das während der elektrochemischen Reaktion entsteht. Die GDL sorgt außerdem für elektrische Leitfähigkeit zwischen der Elektrode und dem Stromkollektor, der den durch die Reaktion erzeugten elektrischen Strom sammelt.
Im Gegensatz dazu handelt es sich bei der PTL um eine poröse Schicht, die zur gleichmäßigen Verteilung von Reaktionsgasen über die Elektrodenoberfläche in Brennstoffzellen oder Elektrolyseuren verwendet wird. Die PTL kann auch als Barriere fungieren, um eine Überflutung der Elektrode durch überschüssiges Reaktionsgas zu verhindern und den Wassertransport von der Elektrode weg zu steuern.
Obwohl PTLs und GDLs beide aus porösen Materialien auf Kohlenstoffbasis wie Kohlepapier, porösem Titan oder Titanfasern bestehen, können das spezifische Material und die Struktur von PTL und GDL die Leistung von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren erheblich beeinflussen. Die Wahl der Materialien kann von den spezifischen Anforderungen des Geräts abhängen, beispielsweise Hochtemperatur-Brennstoffzellen, die Ti-basierte Materialien für PTL und GDL verwenden, um hohen Temperaturen standzuhalten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich Struktur und Funktion von PTLs und GDLs unterscheiden, aber beide Materialien sind für einen effizienten und effektiven Betrieb von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren unerlässlich. Die für PTLs und GDLs verwendeten Materialien können je nach Geräteanforderungen variieren. Aufgrund ihrer hohen Leitfähigkeit und Kompatibilität mit Katalysatormaterialien werden häufig Materialien auf Ti-Basis verwendet.
