跳跃,跳过和跳跃:通过分子动力学模拟通过分子动力学模拟研究的无形聚乙烯矩阵进行分子运输
Candice Divine-Ayela1, Felipe Perez2, Alberto Striolo1,2
1Department of Chemical Engineering, University College London, London WC1E 7JE, United Kingdom.
聚乙烯 (PE) 通过分子跳跃机制有效地含有 (H2),而链的移动性与甲 (CH4) 等较大的分子相比,对H2运输的影响最小. 这项研究增强了对PE作为气封闭材料的理解.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物物理 聚合物物理
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 对可持续能源技术的日益增长的需求需要先进的 (H2) 制解决方案.
- 聚乙烯 (PE) 是非金属管道和IV型存储设备的有希望的材料,因为它的多功能性.
- 了解PE中的运输机制对于确保容器完整性至关重要.
研究的目的:
- 模拟和研究通过无形聚乙烯 (PE) 屏障的分子运输机制.
- 分析温度和聚合物链流动性对扩散的影响.
- 阐明调节PE中透的分子水平机制.
主要方法:
- 用分子动力学模拟来模拟无形PE中的分子.
- 模拟覆盖了一个温度范围,包括PE的玻璃过渡温度.
- 分析的重点是散密度,旋转半径,自我扩散系数和分子轨迹.
主要成果:
- 模拟的PE特性 (密度,旋转半径,扩散系数) 与实验数据一致.
- 的扩散系数随着温度的增加而增加,符合预期.
- 由于H2的尺寸较小,PE链的移动性对H2的移动性的影响明显低于CH4的移动性.
- 一个分子"跳跃"机制,加上沿着有序的PE区域的"跳跃",描述了H2运输.
- 半结晶PE中的晶石定向会影响H2的缩.
结论:
- 聚乙烯表现出的独特分子运输机制,以跳跃和跳跃为特征.
- 与较大的分子相比,H2的小尺寸使其扩散不那么依赖于聚合物链动态.
- 调查结果表明,PE的结构特征,特别是晶体质的方向,对于有效的H2制至关重要.
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