特集「界面」
不均一系における物質輸送に関する分子論的研究の展開
2022 年 24 巻 3 号 p. 160-166
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2022 年 24 巻 3 号 p. 160-166
燃料電池内部で利用される高分子電解質膜であるナフィオン膜は，ミクロ相分離を生じ高分子相・水相・界面 をもつ三次元的に複雑な不均一系を 形成 している．この不均一な 高分子電解質膜には燃料電池の反応物であるガスを分離する役割があり，ガス透過は燃料電池の性能を劣化させる．そのためガスの透過を防ぐ高分子電解質膜の分子設計が重要となるが，その基礎となるガス透過のミクロスコピックな 機構は理解されていない．そこで我々は，新しい手法論を展開し応用することにより，ナフィオン膜におけるガス透過の機構を解明している．具体的には，ガスの三次元自由エネルギー地形と位置に依存した拡散係数を求め，これらの物理量を利用し動的モンテカルロ法による粗視化ダイナミクスを構築することで，ガスの輸送の機構を解明しようとしている．本稿ではこの新しい手法論と最近の研究成果を紹介する．
