祝贺崔芮同学的文章在Journal of Membrane Science上接受发表

质子交换膜燃料电池（PEMFCs）是一项极具潜力的技术，能够减缓温室效应和减少对化石燃料的依赖。由于质子交换膜燃料电池的高能量密度和环境友好的特性，这项技术已经被广泛的应用在工业中，尤其是在运输业和可移动发电领域[2]。质子交换膜燃料电池的核心组件是质子交换膜，在这其中，全氟磺酸（PFSA）离聚物是应用最广泛的质子交换膜，它是由疏水性的聚四氟乙烯骨架和亲水性的聚磺酸氟乙烯醚侧链组成的。除了应当具有优异的质子传导性能，全氟磺酸膜还应具有较低的气体渗透性，这与质子交换膜燃料电池的耐久性密切相关。

在质子膜交换燃料电池中，气体的扩散主要包括氢气，氧气和氮气的扩散，在这其中，氢气和氧气的扩散会导致膜的化学降解，这已经被广泛研究。在这之前，人们认为氮气的扩散没有氢气、氧气的扩散重要，然而，最近的研究表明氮气的扩散对PEMFCs的性质有很大的影响，由于浓度梯度，惰性氮气可以从阴极跨过质子交换膜到达阳极，并且在阳极积累，导致氢气燃料短缺，继而诱发碳腐蚀，尤其是在阳极封端的PEMFCs中。碳腐蚀会导致铂纳米粒子的聚集，减缓反应物质传输，造成性能和耐久性不可逆的下降。

在本工作中，我们采用全原子分子动力学模拟方法系统地研究了EW值和水含量对氮气分子在PFSA膜中分布和扩散的影响，重点关注氮气分子在PFSA膜中的扩散机理。在水含量比较低时，氮气分子分散在聚合物相中，并且展现出区域性的限制扩散行为，然而，随着EW值的下降和水含量的上升，氮气分子具有更大的概率分散在聚合物相和水相的界面上，并且展现出跳跃式的扩散行为。本文的研究结果对于设计新的材料来提高质子交换膜燃料电池的耐久性具有非常重要的意义。