| 초록 |
고분자 전해질막 연료전지의 성능 최적화를 위해 촉매층에서의 이오노머 분포 및 구조특성을 나노 스케일에서 확인하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는, 분자동역학 전산모사를 활용하여 백금 촉매와 탄소 지지체 표면에서 수분율에 따른 나피온 필름의 구조 특성에 관한 연구를 진행하였다. 백금표면에서는 주로 water, hydronium ion 그리고 sulfonated group이 백금 표면에 주로 존재하였고, 반대로 탄소 표면의 경우, 나피온의 backbone 이 탄소 표면에 주로 존재하였다. Pair correlation function 분석을 통해 sulfonated group간의 상호작용과 water 간의 상호작용이 백금 표면에서 보다 제한되었고, 이들의 제한된 움직임이 water cluster 발달을 제한하는 것을 확인하였다. 또한 탄소 표면에서의 나피온 필름의 water occupied volume이 백금표면보다 더 넓었으며, 나피온 계면밀도는 백금표면에서 1.14~1.38배 높았다. 이에 따라 물과 하이드로늄 이온의 전도특성이 탄소보다 백금표면 위에서 더 제한되지만 하이드로늄 이온의 hopping 전도는 더 빠르게 일어나는 것을 확인하였다. |
