Dispersiyonlar

Dispersiyonlar (iyonomerler olarak da adlandırılır) yakıt pili bileşenlerinin kritik bileşenlerinden biridir. Katalizör katmanlarının optimum çalışması için gelişmiş iyonik iletkenlik gerekir ve bu nedenle katalizör bulamaçlarının doğru dispersiyon malzemeleriyle hazırlanması yüksek performans sağlayacaktır. Dispersiyon (veya iyonomerler) aynı zamanda katalizör partiküllerini gaz difüzyon katmanlarının yüzeyine veya membranların yüzeyine sabitlemek gibi bağlayıcı maddeler olarak da işlev görür. Katalizör mürekkep çözücülerinin buharlaşması sırasında geride mikro gözenekli bir yapı kalır ve bu da gaz veya sıvı reaktanların katalizör katmanına getirilmesine yardımcı olur veya oluşan gaz yan ürünlerin katalizör katmanından uzaklaştırılmasını kolaylaştırır.

Dispersiyon (veya iyonomerler), kendinden destekli membranların mekanik olarak güçlendirilmiş membranlarını hazırlamak için de kullanılabilir. Ticari olarak mevcut dispersiyonların çoğu genellikle ya düşük molekül ağırlıklı ya da yüksek molekül ağırlıklı formlarda üretilir. Düşük molekül ağırlıklı dispersiyonlar (veya iyonomerler) doğal olarak yüksek molekül ağırlıklı dispersiyonlara (veya iyonomerlere) kıyasla daha yüksek iyonik iletkenlik değerlerine (veya yüksek asit veya iyon değiştirme kapasitesine) sahip olacaktır. Moleküler ağırlık bazen eşdeğer ağırlık (EW) olarak tanımlanabilir.

Dispersiyonlar işlevsellikleri açısından kategorize edilebilir: (1) Fonksiyonel dispersiyonlar veya fonksiyonel iyonomerler veya (2) Fonksiyonel olmayan (inert olarak da adlandırılır) dispersiyonlar. Katyon veya anyon değiştiren dispersiyonlar, sırasıyla çeşitli katyonları veya anyonları değiştirebildikleri için fonksiyonel dispersiyonların ana örnekleridir. Öte yandan, fonksiyonel olmayan dispersiyonlar iyonik fonksiyonelliğe sahip değildir ve bu nedenle iyonları değiştiremez. Teflon dispersiyonu, fonksiyonel olmayan dispersiyona (inert dispersiyon) iyi bir örnektir ve ana işlevleri katalizör partikülleri için bağlanma bölgeleri sağlamak, yan ürün suyunu uzaklaştırmak için hidrofobik bir yapı sağlamak ve ayrıca kullanıldığı bölümün gözenekliliğini ayarlamaktır.

Nafion dispersiyonları doğası gereği katyoniktir ve bu nedenle protonlar da dahil olmak üzere çeşitli katyonları değiştirirler ve proton değişim membranı (PEM) yakıt hücrelerinde, PEM elektrolizörlerinde veya diğer katyon değişimine dayalı elektrokimyasal cihazlarda kullanılmalıdırlar. Fumion, Sustainion ve Orion Polimer dispersiyonları doğaları gereği anyoniktir ve bu nedenle OH- dahil çeşitli anyonları değiştirirler ve hidroksil değişim yakıt hücrelerinde (alkalin yakıt hücreleri olarak da adlandırılır) veya diğer anyon değişim bazlı elektrokimyasal cihazlarda kullanılmalıdırlar.