ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การศึกษากลไกปฏิกิริยาการแพร่เชิงโครงสร้างในเซลล์เชื้อเพลิงกรดฟอสฟอริก

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การศึกษากลไกปฏิกิริยาการแพร่เชิงโครงสร้างในเซลล์เชื้อเพลิงกรดฟอสฟอริก
นักวิจัย : กฤษณะ สาคริก
คำค้น : กรดฟอสฟอริก , เซลล์เชื้อเพลิง
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2558
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=BRG5580011 , http://research.trf.or.th/node/8866
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

Dynamics and mechanisms of proton transfer reactions in phosphoric acid (H3PO4) based materials and in selected prototypical systems were investigated using theoretical methods. For H3PO4 in aqueous solution, ab initio calculations at the RIMP2/TZVP level showed that the smallest, most stable intermediate complex for proton dissociation is formed in a low local-dielectric environment, whereas proton transfer from the first to the second hydration shell is driven by fluctuations in the number of water molecules in a high localdielectric environment through the Zundel complex in a linear H-bond chain. The BornOppenheimer molecular dynamics (BOMD) simulations validated the proposed proton exchange mechanisms by showing that good agreement between the theoretical and experimental data can be achieved with the proposed rate-determining processes. The theoretical results suggested the roles played by the polar solvent and iterated that insights into the dynamics and mechanisms of proton transfer in the protonated hydrogen bond (Hbond) clusters can be obtained from intermediate complexes provided that all of the important rate-determining processes are included in the model calculations. In non-aqueous environment, the proton exchanges in H3PO4 doped imidazole (Im) system were studied using B3LYP/TZVP calculations and BOMD simulations. The results confirmed that an excess proton condition is required to promote proton exchange, and the intermediate complexes are preferentially formed in a low local-dielectric environment, whereas, a high local-dielectric environment is required to stabilize the positive charge and prevent the proton from returning to the original Im molecule. Analyses of the dynamics in the Im H-bond chain showed for the first time characteristic solvent structure reorganization, regarded as helicalrotational motion, which drives the proton away from the H3PO4 dopant, and the interplay among the “key molecular motions” that fundamentally underlie the dynamics and mechanisms of proton exchange in the H3PO4 doped Im H-bond system. Characteristic NMR spectra of the proton transfer were studied using RIMP2/TZVP calculations and BOMD simulations. The RIMP2/TZVP results showed that, in protonated water clusters, the proton moving on the oscillatory shuttling path is characterized by the 1H NMR shielding constant (H+ corr) varying in a narrow range, whereas on the structural diffusion path, H+ corr changes exponentially with RO–H. The BOMD results revealed that the activation energies for the proton exchange in the smallest, most active intermediate complex, computed from the Arrhenius equation, IR spectra and a simple 1H NMR line shape analysis, are consistent and in good agreement with experiments in aqueous solution. This theoretical study suggested framework and steps to investigate structural diffusion processes in strong, protonated Hbond systems. Finally, temperature dependence of proton transfer in linear H-bond chains was studied using protonated methanol clusters. The IR spectra derived from BOMD simulations showed that the red shift of the collective intramolecular bending frequency affects the intermolecular motions and responsible for the different activation energies of the proton exchange in the low- and high-temperature ranges. The inter- and intramolecular torsional oscillations suggested that the exchange between the cis and trans conformations represents an important rate-determining process in the proton transfer, and that complex interferences of the inter- and intramolecular motions, especially the bending motions, underlie the dynamic inhomogeneity which leads to different rates of the proton exchange in linear H-bond chains in the low- and high-temperature ranges. These pieces of fundamental information are important, and can be used as guidelines to improve the efficiency of proton transfer reactions in fuel cell systems.

บรรณานุกรม :
กฤษณะ สาคริก . (2558). การศึกษากลไกปฏิกิริยาการแพร่เชิงโครงสร้างในเซลล์เชื้อเพลิงกรดฟอสฟอริก.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
กฤษณะ สาคริก . 2558. "การศึกษากลไกปฏิกิริยาการแพร่เชิงโครงสร้างในเซลล์เชื้อเพลิงกรดฟอสฟอริก".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
กฤษณะ สาคริก . "การศึกษากลไกปฏิกิริยาการแพร่เชิงโครงสร้างในเซลล์เชื้อเพลิงกรดฟอสฟอริก."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2558. Print.
กฤษณะ สาคริก . การศึกษากลไกปฏิกิริยาการแพร่เชิงโครงสร้างในเซลล์เชื้อเพลิงกรดฟอสฟอริก. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2558.