Brennstoffzellmembranen im Druck: Simulationen der Strukturviskosität von Nafion
Brennstoffzellen bieten dank ihrer Umweltfreundlichkeit und ihres unvergleichlichen Wirkungsgrades eine vielversprechende Alternative für die Energieerzeugung in einer Vielzahl von Technologien. Ihr Herzstück und wichtigstes Bauteil ist die Protonenaustauschmembran. Diese Komponenten werden mit Hilfe von Drucktechniken unter Verwendung von Polymertinten hergestellt, wobei das am häufigsten verwendete Material Nafion ist. Die Eigenschaften des Endprodukts werden durch die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Tinte, wie z. B. ihre Viskosität unter Scherung beeinflusst.
In dieser Arbeit verwenden Forschende der MBM-Gruppe grobkörnige Molekulardynamiksimulationen, um die Auswirkungen des Scherflusses auf Nafion-Tinten und deren Viskosität unter Scherung zu modellieren. Wir beleuchten den Mechanismus hinter der Strukturviskosität, den diese Tinten beim Fließen aufweisen, und zeigen, dass er auf die Längsausrichtung der Nafion-Stränge entlang der Fließrichtung zurückzuführen ist.
Entdecken Sie unsere Studie (engl.): Longitudinal strand ordering leads to shear thinning in Nafion
Nicholas Michelarakis, Florian Franz, Konstantinos Gkagkas and Frauke Gräter
Physical Chemistry Chemical Physics
Über das HITS
Das HITS (Heidelberger Institut für Theoretische Studien) wurde 2010 von dem Physiker und SAP-Mitbegründer Klaus Tschira (1940-2015) und der Klaus Tschira Stiftung als privates, gemeinnütziges Forschungsinstitut gegründet. Es betreibt Grundlagenforschung in den Naturwissenschaften, der Mathematik und der Informatik. Zu den Hauptforschungsrichtungen zählen komplexe Simulationen auf verschiedenen Skalen, Datenwissenschaft und -analyse sowie die Entwicklung rechnergestützter Tools für die Forschung. Die Anwendungsfelder reichen von der Molekularbiologie bis zur Astrophysik. Ein wesentliches Merkmal des Instituts ist die Interdisziplinarität, die in zahlreichen gruppen- und disziplinübergreifenden Projekten umgesetzt wird. Die Grundfinanzierung des HITS wird von der Klaus Tschira Stiftung bereitgestellt.
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