Poröse Transportschichten (PTLs) in Brennstoffzellen sind eine kritische Komponente, die eine Schlüsselrolle beim Erreichen hoher Leistung und Skalierbarkeit spielt. Brennstoffzellen entwickeln sich schnell zu einer beliebten Quelle sauberer Energie, und PTLs sind für ihren erfolgreichen Betrieb unerlässlich.
PTLs befinden sich zwischen der Katalysatorschicht und der Gasdiffusionsschicht in einer Brennstoffzelle. Sie bestehen typischerweise aus Kohlefaser- oder Kohlepapiermaterialien, die eine hohe Porosität und Oberfläche aufweisen. Die Porengröße und -struktur der PTL kann optimiert werden, um die Gasverteilung und das Wassermanagement zu verbessern, was die Brennstoffzellenleistung verbessern kann.
Eine der kritischen Funktionen von PTLs besteht darin, Reaktionsgase gleichmäßig über die Oberfläche der Katalysatorschicht zu verteilen. Dies ist wichtig für einen effizienten und gleichmäßigen Brennstoffzellenbetrieb. Zusätzlich stellen PTLs der Brennstoffzellenstruktur eine mechanische Stütze bereit, wodurch eine Verformung oder ein Kollabieren der Gasdiffusionsschicht und der Katalysatorschicht verhindert wird.
PTLs spielen auch eine entscheidende Rolle beim Wassermanagement, indem sie dabei helfen, Wasser aus der Katalysatorschicht und der Gasdiffusionsschicht zu entfernen. Das Wassermanagement ist wesentlich, um das Hydratationsniveau der Protonenaustauschmembran aufrechtzuerhalten und ein Fluten der Kathode zu vermeiden. Das richtige Wassermanagement kann die Leistung der Brennstoffzelle erheblich verbessern und ihre Lebensdauer verlängern.
Darüber hinaus dienen PTLs als elektrischer Leiter, der einen niederohmigen Pfad für den Elektronenfluss zwischen der Katalysatorschicht und der Gasdiffusionsschicht bereitstellt. Diese elektrische Leitfähigkeit trägt dazu bei, die Leistung und Effizienz der Brennstoffzelle zu verbessern.
Um eine hohe Leistung und Skalierbarkeit in Brennstoffzellen zu erreichen, müssen PTLs langlebig und beständig gegen Abbau unter Brennstoffzellen-Betriebsbedingungen wie hohen Temperaturen, hoher Feuchtigkeit und Kontakt mit korrosiven Gasen sein. Darüber hinaus muss die PTL für die großtechnische Brennstoffzellenproduktion kostengünstig und skalierbar sein.
Zusammenfassend sind PTLs entscheidend, um eine hohe Leistung und Skalierbarkeit in Brennstoffzellen zu erreichen. Laufende Forschung und Entwicklung konzentrieren sich auf die Verbesserung von PTL-Materialien, -Strukturen und -Herstellung
