水分子在质子交换膜中的电渗迁移的分子动力学模拟研究

水管理是质子交换膜燃料电池连续长时间工作迫切需要解决的重要技术难题，而质子交换膜中水分子的电渗迁移是影响燃料电池水管理的重要因素。本项目将利用分子动力学模拟方法从分子水平上研究电渗迁移现象，建立电渗现象的分子模型。这样的研究将为制备具有超低电渗系数的质子交换膜材料提供设计思路。.具体地说，本项目将通过分子动力学模拟方法建立电场作用下的水化质子交换膜中质子和水分子的速度分布函数。在此基础上，计算它们的平均迁移速度，最后得到水分子的电渗系数。我们也将应用量子分子动力学模拟，或通过在经典分子动力学模拟中引入具有可离解O-H键的分子间（内）相互作用函数，模拟质子从一个水分子跳跃到第二个水分子时的动量传递，以及动量传递与质子交换膜的组成和结构的关系。.另外，我们还将把上述方法应用到甲醇分子在质子交换膜中的电渗与扩散的研究，从分子水平探讨在直接甲醇燃料电池中甲醇分子的穿透现象，建立相应的分子模型。