۴ to 6

۶

۰.۳۰

۳

T [^oC]

۵۰ to 80

۸۰

۰.۲۷

۴

L_i,agg

۰.۴ to 0.6

۰.۶

۰.۰۵

فصل سوم
مدل‌سازیغشاء و لایه نفوذ گاز و نتایج آن
معرفی غشاء و لایه نفوذ گاز
لایه‌ی بین لایه‌ی کاتالیست و کانال، لایه‌ی نفوذ کننده‌ی گاز نامیده می‌شود. گرچه مستقیماً در واکنش شیمیایی شرکت نمی‌کند، چندین نقش اساسی را در سلول‌های سوختی ایفاء می‌کند:
مسیری را برای گازهای واکنش­دهنده که از کانال‌های گاز عبور می‌کنند فراهم می‌آورد تا اینکه خود را به لایه‌ی کاتالیست برسانند.

مسیری برای آب تولید شده از کاتالیست به کانال‌های گاز فراهم می‌کند.
گرمای تولید شده در لایه‌ی کاتالیست را به بیرون هدایت می‌کند.
برای سوار کردن^[۹۰] پیل سوختی بکار می‌رود.
ویژگی‌هایی برای لایه‌ی نفوذ گاز که به تبعیت از کارکردهایش نیاز است، عبارتند از:
باید به اندازه‌ی کافی متخلخل باشد تا آنکه هم به گازهای واکنش دهنده و هم به آب تولیدی اجازه‌ی حرکت دهد.
باید هم از لحاظ الکتریکی و هم از لحاظ حرارتی رسانا باشد.
منافذ لایه‌ی نفوذ گاز (الکترود) در سطح تداخلیش با لایه‌ی کاتالیست نباید خیلی بزرگ باشد، زیرا لایه‌ی کاتالیست از ذرات بسیار ریزی تشکیل یافته است.
باید از استحکام مکانیکی لازم برخوردار باشد. بایستی از انعطاف‌پذیری مناسبی برای تماس الکتریکی مناسب برخوردار باشد.
این ملازمات توسط کاغذ فیبری کربنی تأمینمی‌گردد. لایه‌ی نفوذ گاز بهطور کلی آبگریز^[۹۱] ساخته می‌شود تا از پدیده‌ی غرقابی (پر شدن منافذ الکترود با آب مایع) جلوگیری شود. ساختار این لایه از ماده بنام پلی تتراتیلن^[۹۲]می‌باشد که در شکل ‏۳‑۱ آورده شده است [۴].

شکل ‏۳‑۱: ساختارPTFE.

غشاء لایه‌ی جدا کننده دو لایه کاتالیست آند و کاتد می‌باشد. همان‌گونه که در بخش ‏۱-۶-۳- توضیح داده شد، غشاء ساختاری آب دوست دارد و پروتون‌هامی‌توانند از طریق آن از لایه کاتالیست آند به کاتد مهاجرت کنند و واکنش را در لایه کاتالیست کاتد تکمیل نمایند.قابلیت هدایت یونی غشاء شدیداً به ساختار غشاء و محتویات آب^[۹۳] آن بستگی دارد. محتویات آب (l) در غشاء به صورت تعداد مولکول‌های آب بر گروه‌های اسید سولفونیک غشاء تعریف می‌شود: