اصلاح لايه‎هاي نفوذ گازي پيل‎هاي سوختي تبادل يون پروتون با استفاده از نانولوله‎كربني

لايه‎هاي نفوذ گاز شامل يك لايه نفوذ گاز و يك لايه ميكرو متخلخل ميباشند. كربن فعال به طور گسترده در لايه‎هاي ميكرو متخلخل مورد استفاده قرار گرفته است. عملكرد اصلي لايه نفوذ گاز عبارتست از: توزيع واكنشگرها بر روي جايگاههاي فعال الكترود، مديريت آب و بهبود تماس الكتريكي بين الكترود و صفحات دو قطبي. در اين تحقيق، نانولوله‎هاي كربني در لايه ميكرو متخلخل نفوذ گاز مورد استفاده قرار گرفته‎اند. لايه‎هاي نفوذ گاز با تركيب درصدهاي متفاوتي از كربن فعال و نانولوله‎كربني و مقادير مختلفي از PTFE، با دو روش ميكرو افشانه و پوششدهي چرخان، اصلاح شدند. لايه‎هاي نفوذگاز اصلاح شده تحت آناليزهاي زاويه تماس، توزيع اندازه حفرات و تصوير ميكروسكوپ الكتروني قرار گرفتند. در نهايت، با استفاده از بهترين لايه نفوذ گاز اصلاح شده، مجموعه (الكترود- غشا ) آماده شد و در دستگاه پيل سوختي، منحنيهاي پلاريزاسيون به دست آمد. با استفاده از نتايج توزيع اندازه حفرات و مقايسه دو روش پوشش‏دهي مشاهده گرديد كه پوشش دهي با استفاده از ميكرو افشانه در مقايسه با پوشش دهي چرخان داراي حفرات ريزتر، توزيع اندازه حفرات مناسبتر و تخلخل بيشتري است كه در نتيجه سبب بهبود خواص توزيع گاز و مايع و در نتيجه سبب افزايش عملكرد پيل سوختي مي‎شود.تصوير ميكروسكوپ الكتروني لايه‎هاي نفوذ گاز اصلاح شده، الگوي توزيع يكنواخت و بدون شكاف از پودرهاي كربني در ميكرولايه متخلخل را نشان داد. اصلاح لايه نفوذ گاز با استفاده از مخلوط 50 درصد وزني نانو لوله كربني و 50 درصد وزني كربن فعال، عملكرد بهتري در مقايسه با لايه نفوذ گاز اصلاح شده با استفاده از مخلوط 100 درصد وزني نانو لوله كربن از خود نشان ميدهد. با استفاده از مواد نانو، لايه‎هاي ميكروي، نازك‎تر ساخته شد. همچنين، لايه‎هاي ميكروي جديد داراي عبورپذيري گازي بالاتر، هدايت الكتريكي بهتر همراه با مديريت آب و عملكرد بالاتر بودند.