項(xiàng)目類別：自然科學(xué)基金
參與人員：李云琦
起止日期：2017.1-2020.12
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磺酸基聚合物質(zhì)子交換膜主要用于燃料電池和電解水制氫，是高效能、綠色環(huán)保化學(xué)能-電能轉(zhuǎn)換技術(shù)的核心部件。尋求高質(zhì)子傳導(dǎo)率、降低制膜成本是當(dāng)前的研究重點(diǎn)，其核心在于明確質(zhì)子交換膜的特征結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)形成機(jī)制以及結(jié)構(gòu)與質(zhì)子傳導(dǎo)性能關(guān)系，通過微觀結(jié)構(gòu)控制實(shí)現(xiàn)膜性能提升。利用理論計(jì)算、分子模擬、大數(shù)據(jù)和小角散射的多層次手段，梳理出當(dāng)前商業(yè)化和前沿報(bào)道的磺酸基聚合物質(zhì)子交換膜的特征結(jié)構(gòu)；研究相分離和選擇性溶劑作用下具有不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的含磺酸基嵌段高分子的自組裝行為，闡述特征結(jié)構(gòu)形成的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)機(jī)制；在特定的性能測(cè)試和應(yīng)用環(huán)境中，研究濃差場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的質(zhì)子傳導(dǎo)行為，結(jié)合膜組分的物理化學(xué)特性參量、制備工藝的量化參數(shù)，建立針對(duì)膜質(zhì)子傳導(dǎo)性能的隱式和顯示預(yù)測(cè)模型。通過這三方面的研究，構(gòu)建物理機(jī)制清晰、普適性可靠的計(jì)算機(jī)輔助決策方案，為開發(fā)高性能聚合物質(zhì)子交換膜提供穩(wěn)健的理論支持和切實(shí)的成分工藝指導(dǎo)。