质子交换膜微结构中质子输运复杂行为的模拟研究

项目名称： 质子交换膜微结构中质子输运复杂行为的模拟研究

项目编号： No.21404105

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 陈文多

作者单位： 中国科学院长春应用化学研究所

项目金额： 25万元

中文摘要： 质子交换膜中的质子输运行为是认识和发展质子交换膜燃料电池的核心问题。微结构调控是目前优化膜性能的最有效手段，然而对微结构与质子输运之间的联系仍然缺乏系统的理论陈述。本项目利用粗粒化的分子动力学方法，引入Gay-Berne椭球势考察磺酸基聚合物单元的各向异性，研究这种具有嵌段、梳状和两亲性结构的聚合物自组装形成的微晶相，并探索含微晶相结构的质子交换膜中质子的输运行为。在此基础上，研究不同因素如分子量、水含量、温度以及复合电极制作中的高温热压过程等对质子交换膜微结构和质子输运行为的影响；阐述与质子交换膜性能相关的经验和半经验公式在分子层面的具体体现。本项目的研究可以为理性设计微结构从而制备高性能质子交换膜提供理论基础和技术指导。

中文关键词： 质子交换膜；全氟磺酸离聚物；微结构；各项异性粗粒化；质子输运

英文摘要： Proton transport in proton exchange membranes is a key issue to improve the performance of proton exchange membrane fuel cell. Tuning the microstructure is one of the most promising technologies to realize it. However, the relationship between microstruct

英文关键词： Proton Exchange Membrane；Perfluorosulfonic Acid Ionomer；Microstructure；Anisotropic Coarse-grained Model；Proton Transport