اصول الکتروشیمی پیل سوختی پلیمری و عوامل مؤثر بر عملکرد آن

Abstract

مجموعۀ الکترود غشا (MEA) واحد کلیدی از سلول‌های سوختی غشای تبادل پروتون است. مواد، ساختارها، اجزا و فناوری‌‌های ساخت MEA تأثیرهایی قوی بر عمل‌کرد پیل سوختی مربوطه دارند. به‌طور خاص، لایه‌های کاتالیست، جایی‌که واکنش‌های الکتروشیمیایی انجام می‌شود، مهم‌ترین اجزای MEA هستند. در چند دهۀ گذشته، برای توسعۀ پیل‌های سوختی پلیمری با کارایی بالا بسیار تلاش شده است. عمل‌کرد MEA با لایه‌های کاتالیست پیشرفته، به‌طور چشم‌گیری با استفاده از روش‌های گوناگون ساخت، تغییر ساختار لایۀ کاتالیست و استفاده از اجزای مختلف، بهبود یافته است. در طول بهینه‌سازی عمل‌کرد پیل سوختی پلیمری، نحوۀ ارزیابی لایه‌های کاتالیزور و MEA مربوط به آن‌ها حیاتی می‌شود. هدف اصلی چنین ارزیابی‌ای، درک رابطۀ بین عمل‌کرد پیل سوختی و ساختارها/ترکیبات اجزای مجموعۀ الکترود غشاست. بر اساس این درک، بهینه‌سازی لایۀ کاتالیزور/MEA با توجه به عمل‌کرد می‌تواند از نظر مواد به‌کار رفته، ترکیبات اجزا و شاخص‌های ساخت انجام شود. با بهینه‌سازی لایه‌های کاتالیست و MEAها، می‌توان استفاده از کاتالیزور را بهبود بخشید؛ پتانسیل مازاد نفوذ گاز را کاهش داد و تلفات اهمی غشا را کم کرد، در حالی‌که مدیریت آب درون لایه‌های کاتالیست/MEAs نیز می‌تواند بهبود یابد. بنابراین، ارزیابی لایۀ کاتالیست/MEA یک گام ضروری در توسعۀ پیل سوختی است. بر این اساس، بسیاری از روش‌های الکتروشیمیایی برای ارزیابی عمل‌کرد لایۀ کاتالیست/MEA توسعه یافته‌اند. در این مقالۀ مروری، اصول و روش‌های ارزیابی لایۀ کاتالیست/MEA با جزئیات تحلیل‌ها معرفی شده‌اند.

Keywords

• روش‌های ارزیابی الکتروشیمیایی
• لایۀ کاتالیست
• مجموعۀ الکترود و غشا
• پیل‌های سوختی پلیمری