Autre (Périodiques scientifiques)
Atomistic Simulation of Water Percolation and Proton Hopping in Nation Fuel Cell Membrane
Devanathan, Ram; Venkatnathan, Arun; Rousseau, Roger et al.
2010In Journal of Physical Chemistry B, 114 (43), p. 13681-13690
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Résumé :
[en] We have performed a detailed analysis of water clustering and percolation in hydrated Nafion configurations generated by classical molecular dynamics simulations. Our results show that at low hydration levels H(2)O molecules are isolated and a continuous hydrogen-bonded network forms as the hydration level is increased. Our quantitative analysis has established a hydration level (lambda) between 5 and 6 H(2)O/SO(3)(-) as the percolation threshold of Nation. We have also examined the effect of such a network on proton transport by studying the structural diffusion of protons using the quantum hopping molecular dynamics method. The mean residence time of the proton on a water molecule decreases by 2 orders of magnitude when the lambda value is increased from 5 to 15. The proton diffusion coefficient in Nation at a lambda value of 15 is about 1.1 x 10(-5) cm(2)/s in agreement with experiment. The results provide quantitative atomic-level evidence of water network percolation in Nafion and its effect on proton conductivity.
Disciplines :
Chimie
Auteur, co-auteur :
Devanathan, Ram
Venkatnathan, Arun
Rousseau, Roger
Dupuis, Michel
Frigato, Tomaso
GU, Wei 
Helms, Volkhard
Langue du document :
Anglais
Titre :
Atomistic Simulation of Water Percolation and Proton Hopping in Nation Fuel Cell Membrane
Date de publication/diffusion :
2010
Titre du périodique :
Journal of Physical Chemistry B
ISSN :
1520-6106
eISSN :
1520-5207
Maison d'édition :
American Chemical Society, Washington, Etats-Unis - District de Columbia
Volume/Tome :
114
Fascicule/Saison :
43
Pagination :
13681-13690
Peer reviewed :
Peer reviewed vérifié par ORBi
Disponible sur ORBilu :
depuis le 09 juillet 2013

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