质子在甲醇分子和水分子之间迁移过程的AIMD模拟背景

甲醇水溶液是直接甲醇燃料电池的燃料(direct methanol fuel cell, DM- FC),甲醇水溶液在质子交换膜中的迁移过程是影响DMFC性能的重要因素。 在甲醇水溶液的水化作用下，质子交换膜的磺酸基电离，生成的氢离子可以与甲 醇结合形成质子化的甲醇分子，也可以与水结合形成质子化的水分子。当质子与 甲醇形成质子化的甲醇分子时，质子化甲醇分子被电场拖动，电渗迁移到正极， 直接被氧气氧化，不能形成电流，不但浪费燃料，而且影响DMFC的正常工作。 相反，如果质子优先与水分子结合，则甲醇的电渗迁移现象得到抑制，有利于 DMFC的正常工作和燃料利用效率的提高。

质子在甲醇分子和水分子之间的迁移现象，牵涉氢氧键的生成和断裂，经典MD模拟，不能模拟质子在水分子和甲醇分子之间的跳跃迁移现象，必须通过 AIMD研究利用CPMD方法研究质子化甲醇水溶液中质子在水分子和甲 醇分子间的迁移过程，具有重要的实际意义。