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J-GLOBAL ID：201302290899064251   整理番号：13A0985192

高分子電解質燃料電池における移動現象の分析のための大規模分子動力学シミュレーション

Large-scale Molecular Dynamics Simulations for Analyses of Transport Phenomena in Polymer Electrolyte Fuel Cell

著者 (4件)： TOKUMASU Takashi (Inst. of Fluid Sci., Tohoku Univ.) ,  FUKUSHIMA Akinori (Inst. of Fluid Sci., Tohoku Univ.) ,  MABUCHI Takuya (Graduate School of Engineering, Tohoku Univ.) ,  SUGAYA Yuta (Graduate School of Engineering, Tohoku Univ.)
資料名： Journal of Computer Chemistry, Japan (Web)  (Journal of Computer Chemistry, Japan (Web))
巻： 12  号： 1  ページ： 8-15 (J-STAGE)  発行年： 2013年 
JST資料番号： U0127A  ISSN： 1347-3824  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 計算機シミュレーションは高分子電解質燃料電池(PEFCs)の膜電極アセンブリの移動現象を分析するための非常に力強いツールである。特にこの流れ場において多くのナノ大きさ構造があり,そのためのこの現象は計算流体力学よりむしろ微視的観点から分析されるべきである。この文献においてこれらの流れを分析するために大規模分子動力学(MD)シミュレーションを報告する。特に,Pt触媒上の水素分子の溶解現象,高分子電解質膜(PEM)におけるプロトンと水の移動現象,触媒層(CL)におけるイオノマの酸素透過および細孔における水滴の移動現象をシミュレーションし,それらの特徴を考察する。水素分子の解離現象の分析において分子運動を考慮して衝突エネルギーの関数として解離確立の傾向が分子運動を考慮しないものと異なることが分かった。PEMのプロトン移動の分析においてこのシミュレーションで得られた拡散係数は実験データと一致した。イオノマの酸素透過の分析において透過率に関する含水量の依存性を評価し,触媒層上のイオノマとバルク状態のイオノマの間の違いを明らかにした。細孔における水滴の移動現象の分析において巨視的支配式とシミュレーション結果を比較した。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *固体高分子形燃料電池 ,  *計算機シミュレーション ,  物質移動 ,  統合 ,  複合膜 ,  計算流体力学 ,  白金触媒 ,  高分子膜 ,  層 ,  イオノマ ,  拡散係数 ,  含水量
準シソーラス用語： 高分子電解質膜 ,  触媒層 ,  *分子動力学シミュレーション ,  膜電極アセンブリ

分類 (1件)： 燃料電池  (YB04040V)

引用文献 (19件)：

• [1] Y. Wang, K. S. Chen, J. Mishler, S. C. Cho, X. C. Adroher, Appl. Energ., 88, 981 (2011).
• [2] M. I. Baskes, Phys. Rev. B, 46, 2727 (1992).
• [3] T. Tokumasu, D. Ito, J. Appl. Phys., 109, 063509 (2011).
• [4] R. A. Olsen, G. J. Kroes, E. J. Baerends, J. Chem. Phys., 111, 11155 (1999).
• [5] M. P. Allen, D. J. Tildesley, Computer Simulation of Liquids, Clarendon Press, Oxford, U.K., (1986).

タイトルに関連する用語 (5件)： 高分子電解質燃料電池 ,  現象 ,  分析 ,  大規模 ,  分子動力学シミュレーション