Transporte de protones en canales hidrofilicos de membranas de Nafion mediante dinamica molecular.

HEBER ANDRADA; LUIS REINAUDI; M. CECILIA GIMÉNEZ; ALEJO C. CARRERAS

Santa Rosa, La Pampa

Congreso; Congreso Regional de Física Estadística y sus aplicaciones a la materia condensada (Trefemac) 2017; 2017

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UNLPam

La membrana polimerica utilizada como electrolito es un componente clave en las celdas de combustible con membranas de intercambio protonico (PEMFCs). Una membrana  optima para su utilizacion en PEMFCs debe tener una alta conductividad protonica, ademas de una baja conductividad electronica, una baja permeabilidad al combustible, buenas estabilidades quimica y termica, buenas propiedades mecanicas y un costo relativamente bajo.En este trabajo se estudia la conductividad protonica de membranas de Nafion mediante la simulacion computacional del transporte de protones en los canales de conduccion. Para ello se utilizo el programa LAMMPS [1,2], y se propuso un modelo de canal cilindrico de conduccion protonica, de 5nm de largo y 2nm de radio, a lo largo del cual se aplica un campo electrico. En este canal se conducen los protones interactuando con aproximadamente 2000 moleculas de agua y 40 grupos sulfonicos, situados en el interior. El potencial utilizado es un potencial reactivo desarrollado por Mahadevan y Garofalini [3], que permite la ruptura y generacion de enlaces quimicos.Se determina la conductividad protonica del Nafion a distintas temperaturas y con diferentes contenidos de agua en el interior del canal. Finalmente se comparan los resultados obtenidos con datos de la literatura.Referencias[1] LAMMPS molecular dynamics simulator. http://lammps.sandia.gov.[2] P.V. Komarov, P.G. Khalatur y A. R. Khokhlov, Large-scale atomistic and quantum-mechanical simulations of a Nafion membrane: Morphology, proton solvation and charge transport. Beilstein J. Nanotechnol. 2013, 4, 567-587.[3] T.S. Mahadevan y S.H. Garofalini, Dissociative water potential for molecular dynamics simulations, J. Phys. Chem. B 2007, 111, 8919-8927.