PEM Elektrolizörlerde Nem Yönetimi: Gaz Difüzyon Katmanı Tasarım Optimizasyonlarının Flooding Üzerindeki Etkileri

Proton Değişim Membranlı (PEM) elektrolizörlerde, suyun hidrojen ve oksijene ayrışması, uygulanan Doğru Akım (DA) kadar sistemin nem yönetimine de bağlıdır. Nem, proton iletkenliğini artırarak elektrokimyasal süreci desteklerken, aşırı birikimi (flooding) gaz difüzyonunu engelleyerek sistem performansını ciddi şekilde düşürmektedir. Bu çalışmada, nemin PEM elektrolizörlerdeki etkileri detaylı şekilde analiz edilmiş, flooding mekanizmaları incelenmiş ve Gaz Difüzyon Katmanı (GDL) tasarımının bu sorunun hafifletilmesine yönelik katkıları değerlendirilmiştir. Optimum nem seviyelerinde maksimum elektrolitik verim elde edilirken, yetersiz nem koşulları proton iletkenliğini sınırlandırmakta, aşırı su birikimi ise elektrot yüzeylerini tıkayarak gaz çıkışını engellemektedir. Bu bağlamda, GDL'nin hidrofobik kaplamalar, gradyan gözenek yapıları, mikrokanallar ve hibrit malzeme kombinasyonları ile optimize edilmesi, etkin su yönetimi sağlayarak flooding riskini minimize etmektedir.