The nanoscale structure of the iono

The nanoscale structure of the ionomer film located in the catalyst layer of polymer exchange membrane fuel cells (PEMFCs) is of vital importance to proton transport and catalyst utilization. Classical molecular dynamic simulations are conducted to explore the molecular-level structure as well as the structure-property relationships in the ionomer film. Twenty-four systems are simulated to investigate the effect of (i) hydration, (ii) ionomer film thickness, (iii) oxidation of the carbon support surface, and (iv) the presence of catalyst nanoparticles on film adhesion and morphology. The ionomer does not form a continuous film on the carbon surface; rather, the ionomer forms irregular patches through which proton transport from the catalyst to the membrane must occur. These ionomer films are not able to retain water to the same extent as bulk ionomer membranes. However, thicker films retain proportionally more water than thinner films, allowing for a larger and better connected aqueous domain required for proton transport. Oxidation of the carbon support surface through either epoxidation or hydroxylation strongly impacts the water distribution throughout the film and thus the film adhesion. Hydroxylation enhances adhesion of the film relative to a pristine surface. Epoxidation can result in partial delamination of the film, an effect that is more pronounced for thinner films. The presence of Pt or PtO nanoparticles impacts the distribution of water and the ionomer. An aqueous layer forms around the nanoparticles and provides pathways for protons into the film. These insights provide a molecular-level basis for the experimental observations such as the inhomogeneous distribution of the Nafion film on the carbon support, the existence of an optimal content of recast ionomer in the catalyst layer, and the impact of surface oxidation on the restructuring of polymer chains and thus on PEMFC performance. This work also implies that oxidation during operation can result in ionomer film delamination, which reduces the binding energy of the catalysts, a possible precursor to catalyst detachment.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Nanoscale โครงสร้างของฟิล์มซึ่งสามารถช่วยในชั้นเศษของเซลล์เชื้อเพลิงเมมเบรนแลกเปลี่ยนข่าวสารพอลิเมอร์ (PEMFCs) ของหัวใจเพื่อใช้ขนส่งและเศษของโปรตอนได้ จำลองแบบโมเลกุลคลาสสิกจะดำเนินการสำรวจโครงสร้างระดับโมเลกุลเป็นลักษณะของโครงสร้างความสัมพันธ์ในภาพยนตร์ซึ่งสามารถช่วย ยี่สิบสี่ระบบจะจำลองการตรวจสอบผลของการไล่น้ำ (i) ความหนาของฟิล์ม (ii) ซึ่งสามารถช่วย (iii) เกิดออกซิเดชันของคาร์บอนสนับสนุนผิว และ (iv) ก็เก็บกักเศษฟิล์มยึดเกาะและสัณฐานวิทยา ซึ่งสามารถช่วยในแบบภาพยนตร์อย่างต่อเนื่องบนพื้นผิวคาร์บอน ค่อนข้าง ซึ่งสามารถช่วยการใช้ซอฟต์แวร์ที่ผิดปกติผ่านโปรตอนที่ขนส่งจากเศษที่ให้เมมเบรนต้องเกิดขึ้น ภาพยนตร์เหล่านี้ซึ่งสามารถช่วยจะรักษาน้ำระดับเดียวกันเป็นจำนวนมากซึ่งสามารถช่วยเข้าไม่ได้ อย่างไรก็ตาม ฟิล์มหนาเก็บน้ำมากขึ้นตามสัดส่วนกว่าฟิล์มบาง การอนุญาตให้มีขนาดใหญ่ และเชื่อมต่อดีอควีโดเมนจำเป็นสำหรับการขนส่งโปรตอน ออกซิเดชันของคาร์บอนสนับสนุนผิวผ่าน epoxidation หรือ hydroxylation อย่างยิ่งผลกระทบต่อการแจกจ่ายน้ำทั่วฟิล์ม จึงยึดฟิล์ม Hydroxylation ช่วยเพิ่มการยึดเกาะของฟิล์มเทียบผิวบริสุทธิ์ Epoxidation สามารถทำ delamination บางส่วนของฟิล์ม ผลที่ชัดเจนยิ่งขึ้นสำหรับฟิล์มบาง ของ Pt หรือ PtO ขนาดนาโนเมตรซึ่งส่งผลกระทบต่อการกระจายของน้ำและซึ่งสามารถช่วย ชั้นสเอาท์ที่สร้างสถานเก็บกัก และให้มนต์สำหรับโปรตอนเป็นฟิล์ม ความเข้าใจเหล่านี้ใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานระดับโมเลกุลสำหรับการสังเกตทดลองเช่นการกระจายงานฟิล์ม Nafion คาร์บอนสนับสนุน การมีอยู่ของเนื้อหาความเหมาะสมของ recast ซึ่งสามารถช่วยในชั้นเศษ และผลกระทบของการออกซิเดชันที่ผิว ในการปรับโครงสร้างของพอลิเมอร์โซ่ และประสิทธิภาพ PEMFC งานนี้ยังบ่งชี้ว่าออกซิเดชันในระหว่างการดำเนินงานซึ่งสามารถช่วยฟิล์ม delamination ซึ่งลดการพลังงานยึดเหนี่ยวของสิ่งที่ส่งเสริม สารตั้งต้นสามารถไปปลดเศษ สามารถทำได้

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

โครงสร้างระดับนาโนของภาพยนตร์ ionomer อยู่ในชั้นของตัวเร่งปฏิกิริยาเมมเบรนแลกเปลี่ยนลิเมอร์เซลล์เชื้อเพลิง (PEMFCs) มีความสำคัญต่อการขนส่งโปรตอนและการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา คลาสสิกแบบไดนามิกจำลองโมเลกุลจะดำเนินการสำรวจโครงสร้างโมเลกุลระดับเช่นเดียวกับความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างสถานที่ให้บริการในภาพยนตร์ ionomer ระบบยี่สิบสี่จำลองเพื่อศึกษาผลของ (i) ความชุ่มชื้น (ii) ความหนาของฟิล์ม ionomer (iii) การเกิดออกซิเดชันของพื้นผิวการสนับสนุนคาร์บอนและ (iv) การปรากฏตัวของตัวเร่งปฏิกิริยานาโนในการยึดเกาะฟิล์มและสัณฐานวิทยา ionomer ไม่ก่อให้เกิดภาพยนตร์อย่างต่อเนื่องบนพื้นผิวคาร์บอน; แต่รูปแบบ ionomer แพทช์ที่ผิดปกติท​​ี่ผ่านการขนส่งโปรตอนจากตัวเร่งให้เมมเบรนจะต้องเกิดขึ้น ภาพยนตร์ ionomer เหล่านี้จะไม่สามารถที่จะเก็บน้ำในระดับเดียวกับกลุ่มเยื่อ ionomer แต่ฟิล์มหนาเก็บน้ำตามสัดส่วนมากกว่าภาพยนตร์ทินเนอร์เพื่อให้มีขนาดใหญ่และโดเมนที่เกี่ยวโยงกันดีกว่าน้ำที่จำเป็นสำหรับการขนส่งโปรตอน ออกซิเดชันของพื้นผิวการสนับสนุนคาร์บอนผ่านทั้งตัวเร่งปฏิกิริยาหรือ hydroxylation ผลกระทบอย่างยิ่งการกระจายน้ำตลอดภาพยนตร์เรื่องนี้และทำให้การยึดเกาะฟิล์ม hydroxylation ช่วยเพิ่มการยึดเกาะของญาติภาพยนตร์เพื่อผิวบริสุทธิ์ ตัวเร่งปฏิกิริยายังสามารถทำให้เกิดการหลุดลอกบางส่วนของภาพยนตร์เรื่องนี้มีผลที่เด่นชัดมากขึ้นสำหรับภาพยนตร์ทินเนอร์ การปรากฏตัวของ Pt หรือส่งกำลังออกนาโนส่งผลกระทบต่อการกระจายของน้ำและ ionomer รูปแบบชั้นน้ำรอบอนุภาคนาโนและให้แนวทางสำหรับการโปรตอนเป็นภาพยนตร์ ข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้ให้โมเลกุลพื้นฐานระดับสำหรับการสังเกตการทดลองเช่นการกระจายไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอของฟิล์ม Nafion ในการสนับสนุนคาร์บอน, การดำรงอยู่ของเนื้อหาที่ดีที่สุดของ ionomer แต่งใหม่ในชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาและผลกระทบของการเกิดออกซิเดชันพื้นผิวจากการปรับโครงสร้างของ โซ่ลิเมอร์และทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของ PEMFC งานนี้ยังแสดงให้เห็นว่าการเกิดออกซิเดชันระหว่างการดำเนินการจะส่งผลให้เกิดการแยกชั้นฟิล์ม ionomer ซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานที่มีผลผูกพันของตัวเร่งปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นไปได้ที่จะออกตัวเร่งปฏิกิริยา

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

nanoscale โครงสร้างของไอโอโนเมอร์ภาพยนตร์อยู่ในตัวชั้นตราพอลิเมอร์เมมเบรนเซลล์เชื้อเพลิง ( pemfcs ) เป็นสําคัญที่สุดในการขนส่ง - และการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา คลาสสิกแบบจำลองพลวัตเชิงโมเลกุลมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาโครงสร้างระดับโมเลกุล รวมทั้งคุณสมบัติโครงสร้างความสัมพันธ์ในไอโอโนเมอร์ฟิล์มยี่สิบสี่ระบบจำลองเพื่อศึกษาผลของ ( ผม ) ใช้ ( 2 ) ความหนาฟิล์มไอโอโนเมอร์ ( iii ) การเกิดออกซิเดชันของพื้นผิวสนับสนุนคาร์บอนและ ( iv ) การปรากฏตัวของอนุภาคนาโนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการยึดเกาะฟิล์มและน้ำหนัก ส่วนไอโอโนเมอร์ไม่ได้รูปแบบภาพยนตร์อย่างต่อเนื่องบนพื้นผิวคาร์บอน ค่อนข้างส่วนไอโอโนเมอร์รูปแบบแพทช์ผิดปกติที่ผ่านการขนส่งจากตัวเร่งปฏิกิริยาโปรตอนเมมเบรนจะต้องเกิดขึ้น ภาพยนตร์ไอโอโนเมอร์เหล่านี้ไม่สามารถที่จะกักเก็บน้ำในขอบเขตเดียวกับกลุ่มไอโอโนเมอร์เยื่อ อย่างไรก็ตาม ความหนาฟิล์มกักเก็บน้ำได้มากกว่าฟิล์มบางเพื่อให้สามารถเชื่อมต่อกับโดเมนที่มีขนาดใหญ่และดีกว่าใช้โปรตอน การขนส่งออกซิเดชันของพื้นผิวสนับสนุนคาร์บอนผ่านทั้งในกรณีหรือการเตรียมแบบขอผลกระทบน้ำกระจายทั่วทั้งภาพยนตร์และภาพยนตร์การยึดเกาะ การเตรียมแบบเพิ่มการยึดติดของภาพยนตร์เมื่อเทียบกับพื้นผิวที่เก่าแก่ ในกรณีสามารถผลโดยบางส่วนของภาพยนตร์ ผลที่ชัดเจนยิ่งขึ้นสำหรับฟิล์มบางการปรากฏตัวของ PT หรืออนุภาคนาโน PTO ผลกระทบต่อการแพร่กระจายของน้ำและไอโอโนเมอร์ . ชั้นน้ำรูปแบบรอบอนุภาคนาโนและให้แนวทางสำหรับโปรตอนเข้าไปในฟิล์ม ข้อมูลเหล่านี้มีพื้นฐานระดับโมเลกุลสำหรับการสังเกตทดลอง เช่น การกระจาย inhomogeneous ของฟิล์มคาร์บอนซึ่งสนับสนุนมีเนื้อหาที่เหมาะสมของแต่งใหม่ไอโอโนเมอร์ในตัวชั้น และผลกระทบของการเกิดออกซิเดชันของพื้นผิวในการปรับโครงสร้างของพอลิเมอร์โซ่และดังนั้นในการปฏิบัตินี้ . งานนี้ยังแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาระหว่างการผ่าตัดได้ผลในไอโอโนเมอร์ภาพยนตร์โดยซึ่งช่วยลดพลังงานผูกพันของตัวเร่งปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาสารตั้งต้นสามารถปลด .