中国化学会第32届学术年会
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电极/聚电解质界面结构与电化学行为研究
杨晓晖 程俊*

分会

第二十四分会:化学中的量子与经典动力学

摘要

不同于传统的固/液界面,电极/聚电解质界面具有许多独特的性质。电极/聚电解质界面是一个新型的电化学界面,聚合物上的电荷基本上可以认为是固定的,只有溶液中的离子(H+或OH-)可以随电位自由移动,这是电极/聚电解质界面区别于传统固/液相界面的一个重要特征。电极/聚电解质界面的引入,可以为电化学研究开辟了新的研究领域,也为解决燃料电池的瓶颈问题提供了全新的研究思路。但现阶段对于该新型界面微观结构的研究,以及其纳米尺度下的电化学行为的认识还远远不够,因此,需要发展有针对性的计算模拟对其开展深入的探索。目前,我们利用全原子分子动力学方法模拟了碱性聚电解质(季氨聚砜阴离子交换膜)在石墨电极上不同电极电势下的双电层结构和极化行为。基于全原子分子动力学方法获得的石墨(graphite)/碱性聚电解质(alkaline polymer electrolyte, AEM)界面结构,可以很好的保留分子结构信息,能够为之后针对不同的界面环境进行的模型构筑提供理论基础。我们期待借此构筑不同电极材料、聚电解质类型、含水量以及电位下的新型电化学界面,并研究不同界面因素对新型电化学界面结构及极化性质的影响。最终在理论模拟的基础上,结合实验验证,提升对电极/聚电解质新型电化学界面催化反应过程本质的认识,并能指导电化学表界面的功能性构筑与电催化行为调控,为新一代燃料电池和电化学碳循环技术提供理论支撑。

关键词

分子动力学模拟;聚合物;电化学界面

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