Моделирование Процессов В Топливных Элементах На Основе Сульфокислотных Мембран И Кластеров Платины

В рамках метода функционала плотности с учетом градиентной коррекции (DFT/PBE) и периодических граничных условий промоделированы основные стадии процессов, происходящих в водородных низкотемпературных топливных элементах. Моделирование проводилось на примере расчета каталитических анодных и катодных процессов, происходящих на поверхности катализатора Pt19, нанесенного на оксидный носитель SnO2, и процессов адсорбции воды на поверхность мембраны, в качестве которой взят кристалл дигидрата мезитиленсульфокислоты [(CH3)3C6H2SO .H5O ]. Было показано, что в мембране энергетически наиболее выгодно формирование кристаллов, в которых на одну группу SO3H приходится две стехиометрические молекулы воды. Сверхстехиометрическая вода адсорбируется на поверхность кристалла с энергией адсорбции 0.3–0.6 эВ, переход ее внутрь кристалла энергетически не выгоден на 2 эВ. Барьеры поверхностной протонной проводимости составляют 0.2–0.3 эВ.