文献

J-GLOBAL ID：201002256854432211   整理番号：10A1247886

Nafion燃料電池膜における水パーコレーションとプロトンホッピングの原子論的シミュレーション

Atomistic Simulation of Water Percolation and Proton Hopping in Nafion Fuel Cell Membrane

著者 (7件)： DEVANATHAN Ram (Pacific Northwest National Lab., Washington) ,  VENKATNATHAN Arun (Indian Inst. of Sci. Education and Res., Pune, IND) ,  ROUSSEAU Roger (Pacific Northwest National Lab., Washington) ,  DUPUIS Michel (Pacific Northwest National Lab., Washington) ,  FRIGATO Tomaso (Freie Univ. Berlin, Berlin, DEU) ,  GU Wei (Univ. Saarland, Saarbruecken, DEU) ,  HELMS Volkhard (Univ. Saarland, Saarbruecken, DEU)
資料名： Journal of Physical Chemistry B  (Journal of Physical Chemistry B)
巻： 114  号： 43  ページ： 13681-13690  発行年： 2010年11月04日 
JST資料番号： W0921A  ISSN： 1520-6106  CODEN： JPCBFK  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 古典的分子動力学シミュレーションが発生した水和Nafion燃料電池膜の立体配置における水のクラスタ化とパーコレーションの詳細解析を行った。膜形態と反応性と同様に取巻く環境(例えば水分子)がプロトン輸送(PT)を支配するので,水和Nafion膜の拘束水環境中のPTを理解することは重要である。PTは溶媒分子間のプロトンホッピングと水和イオンを形成することによって溶液中をプロトンが拡散する乗り物輸送の組合せとして記述できる。両機構がPTに寄与する。この結果は低水和水準で水分子が分離し,水和水準が増すと連続した水素結合ネットワークが形成することを示した。この定量的解析はNafionのパーコレーション閾値として水和水準(λ)5~6のH₂O/SO₃^-を確立した。また,量子ホッピング分子動力学法を用いるプロトンの構造拡散を調べることによってこのようなネットワークがPTに及ぼす効果を調べた。水分子上のプロトンの平均滞在時間はλ値が5から15に増すと2桁大ほど減少する。λ値が15のときのNafion中のプロトン拡散係数は実験と一致して1.1×10^-5cm²/sである。結果はNafion中の水ネットワークパーコレーションの定量的原子水準の証拠とプロトン伝導度に及ぼすその効果を提供した。

シソーラス用語： *フッ素樹脂 ,  陽イオン交換樹脂 ,  固体高分子形燃料電池 ,  水和 ,  *クラスタ化 ,  *パーコレーション ,  *プロトン移動 ,  ホッピング伝導 ,  水分子 ,  水素結合 ,  ネットワーク構造 ,  滞留時間 ,  *拡散係数 ,  プロトン伝導 ,  電気伝導率 ,  分子動力学 ,  計算機シミュレーション ,  原子間ポテンシャル ,  立体配置 ,  閾値
準シソーラス用語： Nafion ,  プロトン輸送 ,  原子論的シミュレーション ,  滞在時間 ,  電気伝導度 ,  分子動力学シミュレーション

分類 (1件)： 高分子固体のその他の性質  (CG02025L)

タイトルに関連する用語 (7件)： Nafion ,  燃料電池 ,  水 ,  パーコレーション ,  プロトン ,  ホッピング ,  原子論的シミュレーション