اصول الكتروشيمي پيل سوختي پليمري و عوامل مؤثر بر عملكرد آن

مجموعۀ الكترود غشا (MEA) واحد كليدي از سلول‌هاي سوختي غشاي تبادل پروتون است. مواد، ساختارها، اجزا و فناوري‌‌هاي ساخت MEA تأثيرهايي قوي بر عمل‌كرد پيل سوختي مربوطه دارند. به‌طور خاص، لايه‌هاي كاتاليست، جايي‌كه واكنش‌هاي الكتروشيميايي انجام مي‌شود، مهم‌ترين اجزاي MEA هستند. در چند دهۀ گذشته، براي توسعۀ پيل‌هاي سوختي پليمري با كارايي بالا بسيار تلاش شده است. عمل‌كرد MEA با لايه‌هاي كاتاليست پيشرفته، به‌طور چشم‌گيري با استفاده از روش‌هاي گوناگون ساخت، تغيير ساختار لايۀ كاتاليست و استفاده از اجزاي مختلف، بهبود يافته است. در طول بهينه‌سازي عمل‌كرد پيل سوختي پليمري، نحوۀ ارزيابي لايه‌هاي كاتاليزور و MEA مربوط به آن‌ها حياتي مي‌شود. هدف اصلي چنين ارزيابي‌اي، درك رابطۀ بين عمل‌كرد پيل سوختي و ساختارها/تركيبات اجزاي مجموعۀ الكترود غشاست. بر اساس اين درك، بهينه‌سازي لايۀ كاتاليزور/MEA با توجه به عمل‌كرد مي‌تواند از نظر مواد به‌كار رفته، تركيبات اجزا و شاخص‌هاي ساخت انجام شود. با بهينه‌سازي لايه‌هاي كاتاليست و MEAها، مي‌توان استفاده از كاتاليزور را بهبود بخشيد؛ پتانسيل مازاد نفوذ گاز را كاهش داد و تلفات اهمي غشا را كم كرد، در حالي‌كه مديريت آب درون لايه‌هاي كاتاليست/MEAs نيز مي‌تواند بهبود يابد. بنابراين، ارزيابي لايۀ كاتاليست/MEA يك گام ضروري در توسعۀ پيل سوختي است. بر اين اساس، بسياري از روش‌هاي الكتروشيميايي براي ارزيابي عمل‌كرد لايۀ كاتاليست/MEA توسعه يافته‌اند. در اين مقالۀ مروري، اصول و روش‌هاي ارزيابي لايۀ كاتاليست/MEA با جزئيات تحليل‌ها معرفي شده‌اند.