Дисперсии

Дисперсии (также называемые иономерами) являются одним из важнейших компонентов топливных элементов. 

• Для оптимальной работы каталитических слоев требуется улучшенная ионная проводимость, и, следовательно, приготовление каталитических суспензий с использованием надлежащих дисперсионных материалов обеспечит высокие эксплуатационные характеристики. 
• Дисперсии (или иономеры) также действуют как связующие вещества, например, закрепляя частицы катализатора либо на поверхности газодиффузионных слоев, либо на поверхности мембран.  Во время испарения растворителей каталитической краски остается микропористая структура, которая способствует попаданию газообразных или жидких реагентов в слой катализатора или облегчает удаление образующихся газообразных побочных продуктов из слоя катализатора.

Дисперсии (или иономеры) также могут быть использованы для получения механически упрочненных самонесущих мембран.  Большинство имеющихся в продаже дисперсий обычно изготавливаются либо в низкомолекулярной, либо в высокомолекулярной форме.  Низкомолекулярные дисперсии (или иономеры), естественно, имеют более высокие значения ионной проводимости (или высокую кислотную или ионообменную способность) по сравнению с высокомолекулярными дисперсиями (или иономерами).  Молекулярную массу иногда можно определить как эквивалентную массу (EW).

Дисперсии можно разделить на категории с точки зрения их функциональности:

1. Функциональные дисперсии или функциональные иономеры или
2. Нефункциональные (также называемые инертными) дисперсии. 

Катионообменные или анионообменные дисперсии являются основными примерами функциональных дисперсий, поскольку они могут обмениваться различными катионами или анионами соответственно.  С другой стороны, нефункциональные дисперсии не обладают ионной функциональностью и, следовательно, не могут обмениваться ионами.  Дисперсия тефлона является хорошим примером нефункциональной дисперсии (инертной дисперсии), и ее основные функции заключаются в обеспечении мест связывания частиц катализатора, обеспечении гидрофобности для удаления воды из побочных продуктов, а также в регулировании пористости участка, для которого она была использована.

Дисперсии нафиона (Nafion®) по своей природе являются катионными, и, следовательно, они могут обмениваться различными катионами, включая протоны, и должны использоваться в топливных элементах с протонообменной мембраной (PEMFC), электролизерах PEM или любых других электрохимических устройствах на основе катионного обмена.  Полимерные дисперсии Fumion, Sustainion и Orion по своей природе являются анионными, и, следовательно, они могут обмениваться различными анионами, включая OH-, и должны использоваться в топливных элементах с гидроксиловым обменом (также называемых щелочными топливными элементами) или любых других электрохимических устройствах на основе анионного обмена.