في إنتاج الهيدروجين الإلكتروليتي PEM، تحتاج مواد GDL (طبقة انتشار الغاز، طبقة انتشار الغاز) عالية الأداء إلى تلبية المتطلبات التالية:
أداء نشر الغاز: يجب أن تتمتع مواد GDL بأداء جيد في نشر الغاز بحيث يمكن توزيع الهيدروجين والأكسجين بالتساوي على منطقة تفاعل القطب الكهربائي في الخلية الإلكتروليتية. وهذا يساعد على زيادة معدل التفاعل وكفاءة التحليل الكهربائي.
خصائص الترطيب: يجب أن تتمتع مواد GDL بخصائص ترطيب جيدة وأن تكون قادرة على توصيل الرطوبة بسرعة إلى قناة الصرف الخاصة بالخلية الإلكتروليتية. وهذا يساعد على تقليل تراكم الرطوبة، ويمنع قطرات الماء من انسداد المسام، ويحافظ على انتشار الغاز المناسب والتفاعلات الكهربية.
الموصلية الإلكترونية: تحتاج مواد GDL إلى موصلية إلكترونية جيدة بحيث يمكن توصيل الإلكترونات بسلاسة إلى منطقة تفاعل القطب. وهذا يساعد على تقليل مقاومة القطب، مما يزيد من قدرة نقل التيار وكفاءة الخلية الإلكتروليتية.
الاستقرار الكيميائي: يجب أن تتمتع مواد GDL بثبات كيميائي جيد وأن تكون قادرة على مقاومة التآكل في البيئات الحمضية وعالية الحرارة. وهذا يساعد على إطالة عمر المادة، مما يقلل من تدهورها وفقدان خصائصها.
القوة والمرونة الميكانيكية: تحتاج مواد GDL إلى قوة ميكانيكية ومرونة كافية لتكون قادرة على تحمل قوى الضغط والبثق في الخلية الإلكتروليتية مع الحفاظ على خصائص الاتصال المستقرة.
الموصلية الحرارية: يجب أن تتمتع مواد GDL بموصلية حرارية جيدة من أجل تشتيت وتوصيل الحرارة المتولدة بشكل فعال والحفاظ على درجة حرارة عمل مستقرة للخلية الإلكتروليتية.
باختصار، تحتاج مواد GDL عالية الأداء إلى خصائص جيدة لنشر الغاز، وخصائص ترطيب، وموصلية إلكترونية، وثبات كيميائي، وقوة ميكانيكية ومرونة، وموصلية حرارية في إنتاج الهيدروجين الإلكتروليتي PEM. يمكن لهذه الخصائص تحسين كفاءة واستقرار وعمر إنتاج الهيدروجين الإلكتروليتي.
