Backbone effects on the charge transport in poly-imidazole membranes: a theoretical study

咪唑 质子 三聚体 质子输运 化学物理 化学 分子动力学 低聚物 计算化学 电解质 热传导 密度泛函理论 材料科学 高分子化学 物理化学 立体化学 电极 有机化学 物理 复合材料 量子力学 二聚体 生物化学
作者
Giuseppe Felice Mangiatordi,Damien Laage,Carlo Adamo
出处
期刊:Journal of materials chemistry. A, Materials for energy and sustainability [Royal Society of Chemistry]
卷期号:1 (26): 7751-7751 被引量:11
标识
DOI:10.1039/c3ta01200j
摘要

In this paper we present a theoretical investigation of proton conduction in a 2-tethered poly-vinyl-imidazole system, an N-heterocyclic-based membrane used as electrolyte in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). In particular a detailed analysis, combining Density Functional Theory (DFT) and Molecular Dynamics (MD) simulations, shows the underpinning role of the backbone in determining the proton transport mechanisms. DFT calculations, carried out on a neutral trimer, suggest that proton conduction is based on a Grotthuss-like mechanism, which requires a series of proton transfers along the chain followed by a rotation of all the imidazoles. This latter represents the limiting step and it is clearly observed during the MD simulations on a larger model (oligomer of 15 imidazoles) at a typical operative temperature. From the computational point of view, this is the first time that such a mechanism is clearly evidenced in N-heterocycle-based membranes and the results give a clear explanation for the difference in proton mobility conductivities observed between P2VI and the parent poly(4-vinyl-imidazole) (P4VI). These results underline the relevant role of imidazole connectivity to the polymer backbone in determining proton conduction and could give valuable insights for the design of new and better performing protogenic groups with minimum reorientation barriers.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
foxp3完成签到,获得积分10
1秒前
monned完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
今日已开张完成签到 ,获得积分20
3秒前
ZZZ关闭了ZZZ文献求助
4秒前
务实翠萱发布了新的文献求助10
4秒前
foxp3发布了新的文献求助10
6秒前
布鸽子发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
Jm发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
陈救驾来迟完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
起風了发布了新的文献求助10
10秒前
斯文败类应助cuichi采纳,获得10
11秒前
11秒前
jklwss发布了新的文献求助10
11秒前
DY_5354完成签到,获得积分10
12秒前
14秒前
14秒前
幸福的凤灵完成签到,获得积分20
14秒前
小繁完成签到,获得积分10
14秒前
0x3f发布了新的文献求助10
14秒前
森离九完成签到,获得积分10
15秒前
活泼纲发布了新的文献求助10
15秒前
rsy发布了新的文献求助10
15秒前
脑洞疼应助海饼干30采纳,获得10
16秒前
17秒前
qiii完成签到,获得积分10
17秒前
jimskylxk发布了新的文献求助10
17秒前
天道轮回发布了新的文献求助10
19秒前
21秒前
Owen应助活泼纲采纳,获得10
21秒前
完美世界应助tong采纳,获得30
22秒前
Belief发布了新的文献求助10
22秒前
qiii发布了新的文献求助10
23秒前
bang发布了新的文献求助10
23秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
The Sage Handbook of Digital Labour 600
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6416856
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8236000
关于积分的说明 17494098
捐赠科研通 5469701
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2889645
邀请新用户注册赠送积分活动 1866601
关于科研通互助平台的介绍 1703754