Porozni transportni slojevi (PTL) kritične su komponente u gorivim ćelijama, odgovorne za osiguravanje učinkovitog transporta mase, upravljanje vodom i poboljšanje elektrokemijskih reakcija. Gorivna ćelija je elektrokemijski uređaj koji pretvara energiju pohranjenu u gorivu, kao što je vodik, u električnu energiju nizom elektrokemijskih reakcija. PTL u gorivnoj ćeliji sastoji se od sloja za difuziju plina (GDL) i sloja katalizatora i igra ključnu ulogu u olakšavanju ovih reakcija.
Poroznost i propusnost dva su ključna čimbenika koji utječu na performanse PTL-ova. Poroznost se odnosi na prazni prostor unutar PTL-a, koji omogućuje transport plina i upravljanje vodom. Propusnost se odnosi na sposobnost PTL-a da omogući protok plinova i tekućina kroz svoju strukturu. Kombinacija poroznosti i propusnosti ključna je za učinkovit prijenos mase i upravljanje vodom u gorivim ćelijama.
Upravljanje vodom je kritično pitanje u gorivim ćelijama, jer prekomjerna voda može začepiti pore PTL-a, što dovodi do smanjene učinkovitosti. PTL-ovi s hidrofobnim površinama mogu pomoći u ublažavanju ovog problema odbijajući vodu i dopuštajući joj da istječe iz PTL-a.
Anizotropija je još jedan važan faktor koji treba uzeti u obzir pri projektiranju PTL-ova. Anizotropni PTL-ovi imaju svojstva usmjerenja koja se mogu optimizirati za poboljšanje performansi gorivih ćelija. Na primjer, anizotropni PTL mogu biti projektirani tako da imaju veću poroznost i propusnost u smjeru protoka plina, dok su hidrofobniji u smjeru protoka tekućine.
Zaključno, PTL igraju ključnu ulogu u poboljšanju performansi gorivih ćelija olakšavanjem učinkovitog transporta mase, upravljanja vodom i elektrokemijskih reakcija. Poroznost, propusnost, anizotropija i hidrofobnost/hidrofilnost ključni su čimbenici koje treba uzeti u obzir pri projektiranju PTL-ova za gorive ćelije. S daljnjim istraživanjem i razvojem, PTL-ovi imaju potencijal značajno poboljšati učinkovitost i pouzdanost gorivih ćelija, čineći ih sve važnijom tehnologijom u prijelazu na budućnost čiste energije.
