اصلاح لایه های نفوذ گازی پیل‎های سوختی تبادل یون پروتون با استفاده از نانولوله‎کربنی

لایه های نفوذ گاز شامل یک لایه نفوذ گاز و یک لایه میکرو متخلخل میباشند. کربن فعال به طور گسترده در لایه های میکرو متخلخل مورد استفاده قرار گرفته است. عملکرد اصلی لایه نفوذ گاز عبارتست از: توزیع واکنشگرها بر روی جایگاه های فعال الکترود، مدیریت آب و بهبود تماس الکتریکی بین الکترود و صفحات دو قطبی. در این تحقیق، نانولوله های کربنی در لایه میکرو متخلخل نفوذ گاز مورد استفاده قرار گرفته‎اند. لایه های نفوذ گاز با ترکیب درصدهای متفاوتی از کربن فعال و نانولوله‎کربنی و مقادیر مختلفی از PTFE، با دو روش میکرو افشانه و پوششدهی چرخان، اصلاح شدند. لایه های نفوذگاز اصلاح شده تحت آنالیزهای زاویه تماس، توزیع اندازه حفرات و تصویر میکروسکوپ الکترونی قرار گرفتند. در نهایت، با استفاده از بهترین لایه نفوذ گاز اصلاح شده، مجموعه (الکترود- غشاء) آماده شد و در دستگاه پیل سوختی، منحنی های پلاریزاسیون به دست آمد. با استفاده از نتایج توزیع اندازه حفرات و مقایسه دو روش پوشش دهی مشاهده گردید که پوشش دهی با استفاده از میکرو افشانه در مقایسه با پوشش دهی چرخان دارای حفرات ریزتر، توزیع اندازه حفرات مناسبتر و تخلخل بیشتری است که در نتیجه سبب بهبود خواص توزیع گاز و مایع و در نتیجه سبب افزایش عملکرد پیل سوختی می‎شود.تصویر میکروسکوپ الکترونی لایه های نفوذ گاز اصلاح شده، الگوی توزیع یکنواخت و بدون شکاف از پودرهای کربنی در میکرولایه متخلخل را نشان داد. اصلاح لایه نفوذ گاز با استفاده از مخلوط 50 درصد وزنی نانو لوله کربنی و 50 درصد وزنی کربن فعال، عملکرد بهتری در مقایسه با لایه نفوذ گاز اصلاح شده با استفاده از مخلوط 100 درصد وزنی نانو لوله کربن از خود نشان میدهد. با استفاده از مواد نانو، لایه های میکروی، نازک‎تر ساخته شد. همچنین، لایه های میکروی جدید دارای عبورپذیری گازی بالاتر، هدایت الکتریکی بهتر همراه با مدیریت آب و عملکرد بالاتر بودند.