Producción CyT
Congreso
Autoría
Heber Andrada
;
Luis Reinaudi
;
M. Cecilia Giménez
;
Alejo C. Carreras
Fecha
2019
Editorial y Lugar de Edición
organización del Trefemac
Resumen
Información suministrada por el agente en
SIGEVA
La membrana polimérica utilizada como electrolito es un componente clave en las celdas de combustible con membrana de intercambio protónico (PEMFCs). Una membrana óptima para su utilización en PEMFCs debe tener una alta conductividad protónica, además de una baja conductividad electrónica, una baja permeabilidad al combustible, buenas estabilidades química y térmica, buenas propiedades mecánicas y un costo relativamente bajo....
La membrana polimérica utilizada como electrolito es un componente clave en las celdas de combustible con membrana de intercambio protónico (PEMFCs). Una membrana óptima para su utilización en PEMFCs debe tener una alta conductividad protónica, además de una baja conductividad electrónica, una baja permeabilidad al combustible, buenas estabilidades química y térmica, buenas propiedades mecánicas y un costo relativamente bajo. La performance de una PEMFC depende del transporte de protones en la membrana, lo cual depende a su vez del contenido y distribución de las moléculas de agua en dicha membrana. Por tal motivo, resulta de gran interés el estudio del comportamiento de las moléculas de agua dentro de los canales de conducción. En este trabajo se estudió la distribución espacial, estructuración y dinámica de las moléculas de agua dentro de los canales hidrofílicos de membranas de Nafion. Para ello se utilizó el programa LAMMPS [LAMMPS molecular dynamics simulator, http://lammps.sandia.gov] y se propuso un modelo de canal cilíndrico de 5 nm de largo y 2 nm de radio, en el cual 40 grupos sulfónicos interactúan con diferentes cantidades de moléculas de agua ( =1..5, donde es la cantidad de moléculas de agua por cada grupo sulfonato). El potencial utilizado es un potencial reactivo desarrollado por Mahadevan y Garofalini [Mahadevan, T.S. y Garofalini, S.H., ?Dissociative water potential for molecular dynamics simulations?, J. Phys. Chem. B, 2007, 111, 8919-8927], que permite la ruptura y generación de enlaces químicos. Se determinaron funciones de distribución radial del oxígeno y del hidrógeno del agua referidos al oxígeno y al azufre de los grupos sulfonato. También se realizó un análisis del comportamiento dinámico de las moléculas de agua dentro del canal. Se observó que para todas las moléculas de agua se encuentran protonadas y se ubican preferentemente cerca de los grupos sulfonato, mientras que a medida que aumenta el contenido de agua comienzan a formarse diferentes especies protonadas (cationes hidronio solvatados), tales como H 5 O 2+ , H 7 O 3+ y H 9 O 4+ , que tienden a ubicarse en el centro del canal, al tiempo que las moléculas de agua comienzan a agruparse en las paredes del mismo.
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Palabras Clave
DINAMICA MOLECULARHIDROGENONAFION