耗散粒子动力学模拟Nafion膜和PVA/Nafion共混膜的介观结构

摘要：

采用耗散粒子动力学模拟方法研究了水化Nafion膜和水化聚乙烯醇(PVA)/Nafion共混膜的微结构.模拟结果表明水化Nafion膜和水化PVA/Nafion共混膜均能形成相分离的微结构.在水化Nafion膜中,水与磺酸根混合形成管状的水团簇.随着膜内水含量增多,管状水团簇的尺寸逐渐变大并在膜内形成连续的水通道.在水化PVA/Nafion共混膜中,PVA、水、磺酸根混合形成亲水性区域.共混膜中PVA的质量分数和水含量共同影响膜的微结构.当膜中PVA质量分数较低时,PVA主要分布在Nafion的磺酸根基团周围;PVA质量分数升高后,PVA会在膜内单独成一相.当膜中的水含量相对较低时,水分子会溶解于PVA中,此时膜内不存在单独的水团簇;膜中的水含量增多后,膜内会形成接近于球形的水团簇.本文工作可为直接甲醇燃料电池用的PVA改性Nafion膜的开发提供参考.

关键词：分子模拟、耗散粒子动力学、Nafion膜、介观结构、燃料电池

所属期刊栏目：28

分类号：O641(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：教育部新世纪优秀人才支持计划NCET-07-0313;国家自然科学基金20706019,20876052;广东省自然科学基金S2011010002078

在线出版日期：2012-06-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：909-916