現在、PEMECでは、触媒層(CL)と集電層の間に、チタンフェルト製の液体/気体拡散層(LGDL)が流れ場とともに配置されています。チタンフェルト製のLGDLの目的は、電流、熱、流体の損失を最小限に抑えながら、電子、熱、反応物/生成物をCLとの間で輸送することである。

The titanium felt liquid/gas diffusion layer (LGDL) is located between the catalyst layer (CL) and the current distributor, which also acts as the flow field.

アノード電極は高電圧・高酸化環境下にあるため、PEMFCのLGDLには通常、炭素系材料が使用されます。例えば、グラファイトバイポーラプレート、カーボンペーパー、カーボンクロスなどがあります。しかし、これらの材料は、電気分解時に発生する高いアノード電位のため、LGDLのアノードには適していません。

Consequently,チタンフェルト creates a highly oxidative environment, which corrodes the carbon and results in poor interfacial contacts. Then, the efficiency of the PEM fuel cell will decrease.

この問題を解決するためには、高い耐食性を持つ材料を使用する必要があります。チタンフェルトは、強酸性かつ高湿度の環境下でも高い正の過電圧で高い耐食性を示すことから、PEMECの材料として非常に有望であると注目されています。

さらに、チタン繊維フェルトは、高い熱・電気伝導性と優れた機械的特性を備えています。したがって、チタンは、水素製造用のPEM燃料電池に使用されるチタンフェルトLGDLを作るのに最適な材料の一つであると考えられます。

References(for titanium felt)

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2.Carmo, M., Fritz, D. L., Merge, J., and Stolten, D. "A comprehensive review on PEM water electrolysis," International Journal of Hydrogen Energy Vol.38, No.12, 2013, pp.4901-4934.
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