在陰離子交換膜中,氫氧根離子的傳遞與陽離子官能團的吸引力和氫鍵網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)。這種關(guān)系可能隨著膜的含水量的變化而變化。使用分子動力學模擬,探究了不同含水量對聚苯醚接枝咪唑基團（PPO-Im）的陰離子交換膜的影響。增加含水量會增強咪唑基團的水合結(jié)構(gòu)并削弱了咪唑基團對氫氧根離子的吸引力。當咪唑基團的水化層達到飽和時,進一步增加含水量不會增強咪唑基團對氫氧根離子的吸引作用。咪唑基團的水化層達到飽和時,可以在咪唑基團對氫氧根離子的吸引和氫氧根離子在PPO-Im膜中擴散之間取得一個平衡。此外,當咪唑基團的水化層達到飽和時,膜內(nèi)可以產(chǎn)生貫通膜的親水通道并保持PPO-Im膜相對較高的機械強度。因此,PPO-Im膜中的含水量應該適中,此時咪唑基團的第一和第二水化層中會分別有兩個和八個水分子。含水量會影響陰離子交換膜水通道中氫氧根離子的電導率。通過探究氫氧根離子和水分子的局部結(jié)構(gòu)和對勢能,首先確定合理的氫鍵標準來描述膜中的氫鍵網(wǎng)絡(luò)。增加含水量會增強了水和氫氧根離子的水合結(jié)構(gòu),并促進了氫鍵網(wǎng)絡(luò)的斷裂和重組。在適中含水量下,水和氫氧根離子的水化層達到飽和,并且產(chǎn)生了連接良好的氫鍵網(wǎng)絡(luò)。此外,再增加含水量對氫鍵... 

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻綜述
    1.1 燃料電池
    1.2 陰離子交換膜燃料電池
    1.3 陰離子交換膜
    1.4 陰離子交換膜中水的作用
    1.5 陰離子交換膜中氫氧根離子傳遞機理
    1.6 本論文的研究目的及意義
2 咪唑功能化聚苯醚的模型構(gòu)建與模擬分析方法
    2.1 咪唑功能化聚苯醚的模型構(gòu)建
    2.2 模擬條件與過程
    2.3 分析方法
    2.4 模型驗證
3 PPO-Im膜水通道形貌
    3.1 PPO-Im膜的微觀結(jié)構(gòu)
        3.1.1 水通道微觀結(jié)構(gòu)
        3.1.2 膜密度
    3.2 PPO-Im膜微相分離結(jié)構(gòu)
    3.3 咪唑基團的吸引作用
    3.4 PPO-Im膜水通道的拓撲結(jié)構(gòu)
    3.5 本章小結(jié)
4 OH-在PPO-Im膜內(nèi)的傳遞機理
    4.1 OH-在膜內(nèi)的傳遞速率
    4.2 水分子和OH-的分布狀態(tài)
    4.3 氫鍵判據(jù)
    4.4 氫鍵分析
        4.4.1 氫鍵統(tǒng)計
        4.4.2 氫鍵壽命
        4.4.3 氫鍵狀態(tài)
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3657197