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J-GLOBAL ID：202002284799573650   整理番号：20A0529953

PSU-TMA膜における水酸化物輸送に及ぼすイオン交換容量と水取込の影響:DFTと分子動力学研究【JST・京大機械翻訳】

Effect of ion exchange capacity and water uptake on hydroxide transport in PSU-TMA membranes: A DFT and molecular dynamics study

著者 (5件)： Luque Di Salvo Javier (Dipartimento di Ingegneria (DI), Universita degli Studi di Palermo- viale delle Scienze Ed.6, 90128, Palermo (PA), Italy) ,  Luque Di Salvo Javier (Institute on Membrane Technology, ITM-CNR, Via P. Bucci 17/C, 87036, Rende (CS), Italy) ,  De Luca Giorgio (Institute on Membrane Technology, ITM-CNR, Via P. Bucci 17/C, 87036, Rende (CS), Italy) ,  Cipollina Andrea (Dipartimento di Ingegneria (DI), Universita degli Studi di Palermo- viale delle Scienze Ed.6, 90128, Palermo (PA), Italy) ,  Micale Giorgio (Dipartimento di Ingegneria (DI), Universita degli Studi di Palermo- viale delle Scienze Ed.6, 90128, Palermo (PA), Italy)
資料名： Journal of Membrane Science  (Journal of Membrane Science)
巻： 599  ページ： Null  発行年： 2020年 
JST資料番号： E0669A  ISSN： 0376-7388  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： オランダ (NLD)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： アニオン交換膜(AEMs)は,今日,水処理のための電気透析システムから,エネルギー発生のための燃料電池への,非常に広い範囲の応用に使用されている。これらのケースの多くにおいて,AEMは水分子と接触している。すなわち,水性または気相のいずれかで,AEMポリマーと強く相互作用し,膜特性に影響を及ぼす。完全膨潤AEMにおける水の役割と水酸化物の拡散に及ぼすその影響は本研究の焦点である。密度汎関数理論(DFT)に基づく計算を,AEMにおける水酸化物イオン拡散に対するイオン交換容量効果のより正確な記述に至る分子動力学(MD)シミュレーションと組み合わせた。Alkaline陰イオン交換膜燃料電池(AMFC)における最も研究されたシステムの一つであるポリスルホン-テトラメチルアンモニウム(PSU-TMA)の水和を,効率的なアルゴリズムを開発するDFTによって決定した。ab initio計算は,異なるイオン交換容量(IEC)で水取込を予測し,実験データと良く一致した。理論-実験比較により,官能化高分子マトリックスの過剰膨潤が起こる臨界IECとして1.2~1.7meq/gの閾値範囲を同定した。この比較から,3つのIEC値を選択して,力-場で利用されるab-initio水取り込みと部分電荷が採用された異なるIECの関数としてのヒドロキシル拡散係数を評価するためにMDシミュレーションを行った。膜のバルクにおける拡散係数を100ns MDトラジェクトリー上の平均二乗変位(MSD)により計算し,次に解析的Mackie-Mearesモデルにより得られた値と比較し,二つの計算方法論の間の良好な一致を見出した。さらに,計算した拡散係数を実験的伝導率データと比較し,良い一致を得た。調整可能なパラメータの最小化により,本研究は,任意のタイプのイオン交換膜(IEM)と対イオン拡散を研究するために容易に適用できることに注目する価値がある。Copyright 2020 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： *水酸化物 ,  対イオン ,  燃料電池 ,  重合体 ,  電荷 ,  官能化 ,  アルゴリズム ,  拡散係数 ,  水和 ,  *イオン交換容量 ,  トラジェクトリー ,  *分子動力学 ,  シミュレーション ,  イオン交換膜 ,  膨潤

著者キーワード (5件)： イオン交換膜 ,  イオン交換容量 ,  水の取り込み ,  分子動力学 ,  密度汎関数理論

分類 (2件)： 燃料電池  (YB04040V) ,  膜分離  (XD02120Z)

タイトルに関連する用語 (9件)： TMA ,  水酸化物 ,  輸送 ,  イオン交換容量 ,  水 ,  取込 ,  DFT ,  分子動力学 ,  研究