Что такое газодиффузионный слой?

Газодиффузионные слои (GDL/ГДС) являются ключевыми компонентами в различных типах топливных элементов: топливный элемент с протонообменной мембраной (PEMFC), прямой метанольный топливный элемент (DMFC) и топливный элемент на основе фосфорной кислоты (PAFC), а также в других электрохимических устройствах, таких как электролизеры. Газодиффузионные слой этот тонкий пористый лист, который обеспечивать высокую электро- и теплопроводность и химическую/коррозионную стойкость, а также регулирует надлежащий поток газов-реагентов (водорода и воздуха) и отвод воды из узла мембранно-электродного блока (МЕА). Этот слой также должен обладать контролируемой сжимаемостью, чтобы выдерживать внешние нагрузки от сборки, и не деформироваться в двухкомпонентных пластинчатых каналах, ограничивая поток. Для разных применений требуются свои критерии, например, для электролизеров требуются пористые пластины большей толщины и плотности, в то время как к увлажнителям предъявляются те же требования, что и к батареям топливных элементов, но ГДС не обязательно должны обладать электропроводностью. ГДС служит соединительным мостиком между MEA и биполярной пластиной.

Основные функции газодиффузионного слоя:

• Газораспределительный путь от зоны каналов к каталитическому слою;
• Способствует удалению образующейся воды за пределы каталитического слоя и предотвращает переувлажнение MEA;
• Удерживает некоторое количество воды на поверхности для проводимости через мембрану;
• Теплопередача во время работы электролизера;
• Обеспечивает достаточную механическую прочность, чтобы предотвратить растяжение материала, вызванное впитыванием воды.

Какова цель гидрофобизирующей обработки газодиффузионного слоя?

Гидрофобизирующая обработка газодиффузионного слоя позволяет улучшить транспортировку воды. В топливный элемент с протонообменной мембраной (PEMFC), в частности, удержание воды может привести к снижению выработки электроэнергии. Данные ГДС обработаны тефлоном (PTFE), чтобы сделать материал гидрофобным и улучшить транспортировку воды.

Каково назначение микропористого слоя (MPL)?

Назначение углеродного микропористого слоя (MPL) газодиффузионного слоя состоит в том, чтобы свести к минимуму контактное сопротивление между GDL и слоем катализатора, ограничить потерю катализатора внутри GDL и помочь улучшить управление водными ресурсами, поскольку это обеспечивает эффективную транспортировку воды. Обработка MPL особенно рекомендуется для использования с CCM (мембраной с каталитическим покрытием).