多孔質輸送層 (PTL) は燃料電池の重要な構成要素であり、効率的な物質輸送、水管理、および電気化学反応の促進を保証します。 燃料電池は、水素などの燃料に蓄えられたエネルギーを、一連の電気化学反応によって電気エネルギーに変換する電気化学デバイスです。 燃料電池の PTL は、ガス拡散層 (GDL) と触媒層で構成され、これらの反応を促進する上で重要な役割を果たします。
気孔率と透過性は、PTL の性能に影響を与える 2 つの重要な要素です。 気孔率とは、PTL 内の空隙を指し、ガスの輸送と水の管理を可能にします。 透過性とは、PTL がその構造を通過するガスと液体の流れを可能にする能力を指します。 多孔性と透過性の組み合わせは、燃料電池の効率的な物質輸送と水管理に不可欠です。
過剰な水は PTL の細孔を詰まらせ、性能の低下につながる可能性があるため、燃料電池では水の管理は重要な問題です。 疎水性表面を持つ PTL は、水をはじき、PTL から水が流れ出るようにすることで、この問題を軽減するのに役立ちます。
異方性は、PTL を設計する際に考慮すべきもう 1 つの重要な要素です。 異方性 PTL には、燃料電池の性能を向上させるために最適化できる方向性があります。 例えば、異方性ＰＴＬは、液体の流れの方向ではより疎水性であるが、気体の流れの方向ではより高い気孔率と透過性を有するように設計することができる。
結論として、PTL は、効率的な物質輸送、水管理、および電気化学反応を促進することにより、燃料電池の性能を向上させる上で重要な役割を果たします。 空隙率、透過性、異方性、および疎水性/親水性はすべて、燃料電池の PTL を設計する際に考慮すべき重要な要素です。 さらなる研究開発により、PTL は燃料電池の効率と信頼性を大幅に向上させる可能性があり、クリーン エネルギーの未来への移行においてますます重要な技術となります。
