权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

PEFC電極触媒表面での解離吸着現象に関する量子・分子動力学的解析

PEFC电极催化剂表面解离吸附现象的量子和分子动力学分析

基本信息

批准号：
17760131
负责人：
徳増崇
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760131/
关键词：
分子動力学燃料電池電極反応解離確率触媒解離障壁熱運動

项目摘要

近年の地球温暖化問題への対策から、次世代電源として燃料電池への期待が高まっている。とくに固体高分子形燃料電池(PEFC)はその起動の早さ、動作温度の低さから現在最も注目されている。このPEFCでは電極触媒として白金(Pt)を使用しているが、この白金は高価である上に空気極においては高活性ではなく,さらに燃料極においても被毒などの問題を生じるため、燃料電池の高効率化、低コスト化を実現するためにはこのPt表面上での触媒反応のメカニズムを詳細に解析する必要がある。上記の理由により,本研究では触媒としてPtを取り上げ,また燃料電池の触媒反応の中で最も簡単な反応であるH_2の解離吸着現象に注目して解析を行った.計算手法としては,Embedded Atom Method (EAM)を使ったMolecular Dynamics (MD)法を用い,Pt表面上におけるH2の解離吸着現象を解析した.今年度は前年度に構築したシミュレーション手法を用いて様々な条件下における水素の解離確率の計算を行った。その結果、まず表面を構成するPt原子が固定されている系に比べて、T=300[K]程度の熱運動をしている系のほうが解離確率の入射エネルギー依存性に広がりがあることが明らかとなった。またこの原因を詳細に調べた結果、Pt原子が熱運動をすることによって表面のポテンシャルエネルギー面(PES)が劇的に変化し、そのため解離障壁が著しく変化することが原因であることを突き止めた。さらに入射分子の回転状態を変化させて解離確率を計算したところ、入射エネルギーが低い状態では回転エネルギーの低い状態のときには回転エネルギーの増加につれて解離確率が一旦減少し、その後増加に転じることが明らかとなった。これは回転エネルギーが増加するにつれて分子が表面からの束縛を受けにくい状態となり、そのためより低い解離障壁をとる配向になりにくいためであることがわかった。

In recent years, the global warming problem has been solved, and the expectation of next-generation power supply and fuel cell power supply has become high. Solid polymer fuel cells (PEFC) are the most noticeable in terms of early start-up and low operating temperature. The PEFC has the problem of high efficiency and low efficiency of fuel cells due to the use of platinum (Pt) as an electrode catalyst, high activity of platinum on the upper air electrode, high activity of platinum on the upper air electrode, and high efficiency and low efficiency of platinum on the Pt surface. In this paper, we focus on the analysis of adsorption and dissociation of H_2 in fuel cell catalyst reaction. The calculation method is based on the Embedded Atom Method (EAM) and the Molecular Dynamics (MD) method to analyze the dissociation and adsorption of H2 on the Pt surface. This year, the calculation of the dissociation rate of water element was carried out under the conditions of construction and application of the method. As a result, the Pt atoms in the surface composition are fixed in the system, and the thermal motion in the system at T=300[K] is dependent on the incident temperature of the dissociation accuracy. The reason for this is that the Pt atom is in thermal motion, and the PES is in thermal motion. The dissociation accuracy of the incident molecule is calculated by changing the state of the incident molecule to a low state, changing the state of the incident molecule, changing the state, changing state of the incident molecule, changing the state, changing state of the state, changing This is the first time I've ever seen a person who's been in a relationship with someone who's been in a relationship with someone else.