การใช้แผ่นไทเทเนียมที่มีรูพรุนเคลือบแพลตตินัมหรือสักหลาดไทเทเนียมเป็นชั้นการแพร่กระจายก๊าซ (GDL) ส่วนใหญ่ขับเคลื่อนโดยสภาวะที่เรียกร้องในระบบไฟฟ้าเคมี เช่น เซลล์เชื้อเพลิง PEM เครื่องอิเล็กโทรไลต์น้ำ PEM และอุปกรณ์ไฟฟ้าเคมีไฮโดรเจน/ออกซิเจนอื่นๆ
ข้อได้เปรียบหลักของการใช้แผ่นไทเทเนียมที่มีรูพรุนเคลือบแพลตตินัมหรือสักหลาดไทเทเนียมสำหรับชั้นการแพร่กระจายของก๊าซมีดังนี้:
1. ความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่า
- ไทเทเนียมมีความทนทานสูงต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและออกซิไดซ์ ซึ่งแตกต่างจากคาร์บอน GDL ทั่วไปที่สลายตัวหรือออกซิไดซ์ภายใต้ศักยภาพสูง
- ทำให้เหมาะสำหรับการทำงานระยะยาวในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย โดยเฉพาะในด้านขั้วบวกของอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM
2. โครงสร้างที่มีรูพรุนที่มั่นคง
- แผ่นไทเทเนียมหรือสักหลาดที่มีรูพรุนทำให้เกิดเครือข่ายรูพรุนที่แข็งแรงทางกลไกและเชื่อมต่อถึงกัน
- โครงสร้างนี้ช่วยให้มีการแพร่กระจายของก๊าซสม่ำเสมอ กำจัดฟองอากาศ/ของเหลวในของเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรักษาความสมบูรณ์แม้ภายใต้ส่วนต่างแรงดันสูง
3. บทบาทของการเคลือบแพลตตินัม
- การปรับปรุงการนำไฟฟ้า: ไทเทเนียมเปลือยสร้างชั้นออกไซด์แบบพาสซีฟ (TiO₂) ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานต่อผิวสัมผัส การเคลือบแพลตตินั่มบาง ๆ ช่วยลดความต้านทานการสัมผัส
- กิจกรรมการเร่งปฏิกิริยา: แพลตตินัมทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยไฟฟ้า เพิ่มวิวัฒนาการของไฮโดรเจน (HER) วิวัฒนาการของออกซิเจน (OER) และปฏิกิริยาการลดออกซิเจน (ORR)
- ความทนทาน: ชั้นแพลทินัมปกป้องซับสเตรตไทเทเนียมและรับประกันประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าที่เสถียรเมื่อเวลาผ่านไป
4. ความสามารถในการแปรรูปและการบูรณาการ
- วัสดุไทเทเนียมที่มีรูพรุนสามารถตัด เชื่อม หรือประกอบเป็นชิ้นที่ใหญ่ขึ้นได้ ทำให้มีความยืดหยุ่นสำหรับการออกแบบสแต็กต่างๆ
- ความทนทานของพวกมันทำให้สามารถบูรณาการเข้ากับทั้งกองเซลล์เชื้อเพลิงและสแต็คอิเล็กโตรไลเซอร์ได้อย่างน่าเชื่อถือ
