优化多孔传输层（PTL）结构对于聚合物电解质膜（PEM）电解槽的高电流密度运行至关重要。先前的文献研究表明，可以策略性地选择 PTL 结构（主要是孔隙率和钛粉直径）来提高性能 (1​​-3)。然而，PTL中的传输机制可以从质量传输的角度进一步解释。在这项工作中，我们采用建模方法来研究基于 PTL 的烧结钛粉的孔隙率和钛颗粒尺寸对传质的影响。PTL 是使用随机模型（图 1）以数值方式生成的，具有三种钛粉末直径（25 µm、50 µm 和 75 µm）以及三种孔隙率（26.5%、40.5% 和 63.5%）。孔隙网络模型用于计算氧气存在下的气体饱和度和液态水的渗透率。我们观察到，所有模拟的 PTL 都表现出相似的气体饱和度剖面和相对渗透率，但孔隙率较高的 PTL 具有明显更高的液态水渗透率。对于 25 μm 的恒定粉末直径，将孔隙率从 26.5% 增加到 63.5% 导致平均表面粗糙度从 8.9 μm 增加到 38.6 μm。对于 26.5% 的恒定孔隙率，将粉末尺寸从 25 μm 增加到 75 μm 导致平均表面粗糙度从 8.9 μm 增加到 18.3 μm。表面粗糙度较高的 PTL 具有较大的开放孔隙空间，从而具有较高的液态水渗透率（两相渗透率）。因此，具有较高孔隙率和较大粒径的 PTL 可提供优异的液态水渗透和气体去除能力。图 1. 使用钛粉末直径 (a) 25 µm、(b) 50 µm 和 (c) 75 µm、总孔隙率为 40.5% 生成的 PTL 3D 重建。参考 SA Grigoriev、P. Millet、SA Volobuev 和 VN Fateev，国际氢能杂志， 34，第 11 页。4968-4973（2009）。 JO Majasan、F. Iacoviello、PR Shearing 和 DJ Brett，能源普罗塞迪亚， 151（2018）。 L. Zielke、A. Fallisch、N. Paust、R. Zengerle 和 S. Thiele，英国皇家化学学会进展， 4，p。58888-58894（2014）。 图1



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