Обчислювальне моделювання поверхнево-модифікованої вуглецевої нанотрубки для низькотемпературного паливного елементу

Автори Susmita Singh1 , Kinsuk Giri2, Aadrita Chaudhuri1, Somerup Ponda1
Приналежність

1 Department of Chemistry, Amity Institute of Applied Sciences, Amity University, Kolkata, Major Arterial Road (South-East), AA II, Rajarhat, Newtown, West Bengal, 700135 India

2 Department of CSE, National Institute of Technical Teachers' Training & Research Kolkata, Block-FC, Sector-III, Salt Lake City, Kolkata – 700106, West Bengal, India

Е-mail ssingh@kol.amity.edu
Випуск Том 14, Рік 2022, Номер 3
Дати Одержано 24 березня 2022; у відредагованій формі 22 червня 2022; опубліковано online 30 червня 2022
Посилання Susmita Singh, Kinsuk Giri, Aadrita Chaudhuri, та ін., Ж. нано- електрон. фіз. 14 № 3, 03014 (2022)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.14(3).03014
PACS Number(s) 61.48.De
Ключові слова Паливний елемент (2) , Модифікація поверхні, Вуглецева нанотрубка (6) , Моделювання (61) .
Анотація

Обчислювальне моделювання відіграє ключову роль для підвищення продуктивності PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, паливний елемент з полімерно-електролітною мембраною). Помічено, що шар каталізатора паливного елементу створює багато проблем з точки зору моделювання. Він складається зі складного багатофазного наноструктурованого пористого матеріалу, який важко охарактеризувати. Вуглецеві нанотрубки (CNTs) є чудовою опорною структурою для шару анодного каталізатора завдяки своїм електричним, механічним та термічним властивостям, а також величезному потенціалу застосувань. Серед різних методів функціоналізації іонне опромінення виявилося виключно ефективним методом для модифікації та адаптації властивостей CNTs, особливо багатостінних вуглецевих нанотрубок (MWCNTs), шляхом створення дефектів і контрольованого регулювання структури. Оскільки функціоналізація методом опромінення все ще знаходиться на стадії інтенсивного розвитку, поєднання нових та оптимізованих матеріалів з високою електрокаталітичною активністю та оптимізація умов для цього методу, як очікується, призведе до значного підвищення продуктивності, ефективності та економічності. Обчислювальне моделювання дає змогу систематично моделювати й оптимізувати умови функціоналізації, що полегшило б отримання нового електрокаталітичного матеріалу. Крім того, моделювання функціоналізації CNTs дає глибоке розуміння структури та трансформації CNTs під час іонного опромінення. Цю модель можна використовувати для прогнозування електрокаталітичної активності електрода як функції фізичних характеристик, таких як внутрішня активність каталізатора. Дана робота демонструє обчислювальне моделювання модифікованого шару каталізатора для системи паливних елементів PEM з використанням мов програмування MATLAB і PYTHON.

Перелік посилань