Хлоридіндегі гидроний иондарының динамикасына атомдық түсініктер және отын ұяшықтарын қолдану үшін декан қышқылы негізіндегі терең эвтектикалық еріткіш

Аннотация

Протонообменные мембранные топливные элементы требуют высокопрочных, недорогих и экологически чистых протонопроницаемых сред. Однако традиционные протонпроводящие электролиты сталкиваются с такими проблемами, как ограниченная термическая стабильность и снижение подвижности протонов в безводной среде или среде с низкой влажностью. В этом исследовании мы рассматриваем глубокие эвтектические растворители на основе хлорида холина и декановой кислоты в качестве потенциальной альтернативной среды для переноса ионов гидроксония. Расчеты теории функционала плотности с дисперсионной поправкой использовались для оптимизации структур глубоких эвтектических растворителей без и в присутствии Иона гидроксония, предоставляя точную информацию об их структурных и электронных свойствах. Оптимизированная геометрия показывает сети водородных связей между хлоридом холина и декановой кислотой, которые дополнительно регулируются при слиянии Иона гидроксония. Картирование молекулярного электростатического потенциала определяет области, которые эффективно связывают протоны, в то время как пограничное молекулярное орбитальное исследование выявляет изменения в распределении электронов и стабильности, вызванные взаимодействием ионов гидроксония. Результаты показывают, что матрица хлорида холина и декановой кислоты может стабилизировать ионы гидроксония за счет сильной водородной связи и улучшить транспорт протонов. Эта работа дает знания о взаимодействиях растворителя и гидроксония на атомном уровне, закладывает основу для рационального проектирования электролитов на основе специальных глубоких эвтектических растворителей для использования топливных элементов и направляет будущие исследования на экспериментальную проверку и интеграцию в протонообменные мембранные системы топливных элементов.