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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kwon,&#x20;Sung&#x20;Hyun</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Lee,&#x20;So&#x20;Young</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Hyoung&#x20;Juhn</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Yim,&#x20;Sung-Dae</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Sohn,&#x20;Young-Jun</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Lee,&#x20;Seung&#x20;Geol</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2024-01-19T12:31:33Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2024-01-19T12:31:33Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2022-04-29</dcvalue>
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<dcvalue element="description" qualifier="abstract">A&#x20;multiscale&#x20;approach&#x20;involving&#x20;both&#x20;density&#x20;functional&#x20;theory&#x20;(DFT)&#x20;and&#x20;molecular&#x20;dynamics&#x20;(MD)&#x20;simulations&#x20;was&#x20;used&#x20;to&#x20;deduce&#x20;an&#x20;appropriate&#x20;binder&#x20;for&#x20;Pt&#x2F;C&#x20;in&#x20;the&#x20;catalyst&#x20;layers&#x20;of&#x20;high-temperature&#x20;polymer&#x20;electrolyte&#x20;membrane&#x20;fuel&#x20;cells.&#x20;The&#x20;DFT&#x20;calculations&#x20;showed&#x20;that&#x20;the&#x20;sulfonic&#x20;acid&#x20;(SO3-)&#x20;group&#x20;has&#x20;higher&#x20;adsorption&#x20;energy&#x20;than&#x20;the&#x20;other&#x20;functional&#x20;groups&#x20;of&#x20;the&#x20;binders,&#x20;as&#x20;indicated&#x20;by&#x20;its&#x20;normalized&#x20;adsorption&#x20;area&#x20;on&#x20;Pt&#x20;(similar&#x20;to&#x20;0.1078&#x20;eV&#x2F;angstrom(2))&#x20;and&#x20;carbon&#x20;(similar&#x20;to&#x20;0.0608&#x20;eV&#x2F;angstrom(2))&#x20;surfaces.&#x20;Consequently,&#x20;MD&#x20;simulations&#x20;were&#x20;performed&#x20;with&#x20;Nafion&#x20;binders&#x20;as&#x20;well&#x20;as&#x20;polytetrafluoroethylene&#x20;(PTFE)&#x20;binders&#x20;at&#x20;binder&#x20;contents&#x20;ranging&#x20;from&#x20;14.2&#x20;to&#x20;25.0&#x20;wt%&#x20;on&#x20;a&#x20;Pt&#x2F;C&#x20;model&#x20;with&#x20;H3PO4&#x20;at&#x20;room&#x20;temperature&#x20;(298.15&#x20;K)&#x20;and&#x20;operating&#x20;temperature&#x20;(433.15&#x20;K).&#x20;The&#x20;pair&#x20;correlation&#x20;function&#x20;analysis&#x20;showed&#x20;that&#x20;the&#x20;intensity&#x20;of&#x20;phosphorus&#x20;atoms&#x20;in&#x20;phosphoric&#x20;acid&#x20;around&#x20;Pt&#x20;(rho&#x20;pgpt-p(r))&#x20;increased&#x20;with&#x20;increasing&#x20;temperature&#x20;because&#x20;of&#x20;the&#x20;greater&#x20;mobility&#x20;and&#x20;miscibility&#x20;of&#x20;H3PO4&#x20;at&#x20;433.15&#x20;K&#x20;than&#x20;at&#x20;298.15&#x20;K.&#x20;The&#x20;coordination&#x20;numbers&#x20;(CNs)&#x20;of&#x20;Pt-P(H3PO4)&#x20;gradually&#x20;decreased&#x20;with&#x20;increasing&#x20;ratio&#x20;of&#x20;the&#x20;Nafion&#x20;binders&#x20;until&#x20;the&#x20;Nafion&#x20;binder&#x20;ratio&#x20;reached&#x20;50%,&#x20;indicating&#x20;that&#x20;the&#x20;adsorption&#x20;of&#x20;H3PO4&#x20;onto&#x20;the&#x20;Pt&#x20;surface&#x20;decreased&#x20;because&#x20;of&#x20;the&#x20;high&#x20;adsorption&#x20;energy&#x20;of&#x20;SO3-&#x20;groups&#x20;with&#x20;Pt.&#x20;However,&#x20;the&#x20;CNs&#x20;of&#x20;Pt-P(H3PO4)&#x20;gradually&#x20;increased&#x20;when&#x20;the&#x20;Nafion&#x20;binder&#x20;ratio&#x20;was&#x20;greater&#x20;than&#x20;50%&#x20;because&#x20;excess&#x20;Nafion&#x20;binder&#x20;agglomerated&#x20;with&#x20;itself&#x20;via&#x20;its&#x20;SO3-&#x20;groups.&#x20;Surface&#x20;coverage&#x20;analysis&#x20;showed&#x20;that&#x20;the&#x20;carbon&#x20;surface&#x20;coverage&#x20;by&#x20;H3PO4&#x20;decreased&#x20;as&#x20;the&#x20;overall&#x20;binder&#x20;content&#x20;was&#x20;increased&#x20;to&#x20;20.0&#x20;wt%&#x20;at&#x20;both&#x20;298.15&#x20;and&#x20;433.15&#x20;K.&#x20;The&#x20;Pt&#x20;surface&#x20;coverage&#x20;by&#x20;H3PO4&#x20;at&#x20;433.15&#x20;K&#x20;reached&#x20;its&#x20;lowest&#x20;value&#x20;when&#x20;the&#x20;PTFE&#x20;and&#x20;Nafion&#x20;binders&#x20;were&#x20;present&#x20;in&#x20;equal&#x20;ratios&#x20;and&#x20;at&#x20;an&#x20;overall&#x20;binder&#x20;content&#x20;of&#x20;25.0&#x20;wt%.&#x20;At&#x20;the&#x20;Pt&#x20;(lower&#x20;part)&#x20;surface&#x20;covered&#x20;by&#x20;H3PO4&#x20;at&#x20;433.15&#x20;K,&#x20;an&#x20;overall&#x20;binder&#x20;content&#x20;of&#x20;at&#x20;least&#x20;20.0&#x20;wt%&#x20;and&#x20;equal&#x20;proportions&#x20;of&#x20;PTFE&#x20;and&#x20;Nafion&#x20;binder&#x20;are&#x20;needed&#x20;to&#x20;minimize&#x20;H3PO4&#x20;contact&#x20;with&#x20;the&#x20;Pt.</dcvalue>
<dcvalue element="language" qualifier="none">English</dcvalue>
<dcvalue element="publisher" qualifier="none">Nature&#x20;Publishing&#x20;Group</dcvalue>
<dcvalue element="title" qualifier="none">Multiscale&#x20;simulation&#x20;approach&#x20;to&#x20;investigate&#x20;the&#x20;binder&#x20;distribution&#x20;in&#x20;catalyst&#x20;layers&#x20;of&#x20;high-temperature&#x20;polymer&#x20;electrolyte&#x20;membrane&#x20;fuel&#x20;cells</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="doi">10.1038&#x2F;s41598-021-04711-9</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">Scientific&#x20;Reports,&#x20;v.12,&#x20;no.1</dcvalue>
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