[發明專利]一種基于分子動力學的LST-GDC納米團簇燒結模擬的方法在審

申請號：	202010574547.8	申請日：	2020-06-22
公開（公告）號：	CN111724862A	公開（公告）日：	2020-09-29
發明（設計）人：	梁超余;袁金良;馮祥;王家堂	申請（專利權）人：	寧波大學
主分類號：	G16C10/00	分類號：	G16C10/00;G16C20/80
代理公司：	南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256	代理人：	王鋒
地址：	315000 浙江省寧波市北***	國省代碼：	浙江;33
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于分子動力學 lst gdc 納米燒結模擬方法
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【說明書】：

本發明公開了一種基于分子動力學的LST?GDC納米團簇燒結模擬的方法，其包括：采用分子建模軟件分別構建LST?GDC納米團簇模型，并轉換成分子動力學模擬軟件可識別的數據文件；選取能夠反映LST?GDC所包含的所有原子之間相互作用力的勢函數；設定系統弛豫與分子建模軟件中分子動力學模擬的參數，通過分子動力學模擬軟件計算并輸出燒結LST?GDC模型坐標文件，導入可視化軟件進行可視化分析，并通過切面分析得到燒結結構內部的信息。本發明的基于分子動力學的LST?GDC納米團簇燒結模擬的方法能夠采用分子動力學模擬出LST?GDC燒結過程中的微觀結構變化，并可視化觀察燒結過程。

技術領域

本發明具體涉及一種基于分子動力學的SOFC復合陽極材料LST-GDC納米團簇燒結模擬的方法，屬于高溫固體氧化物燃料電池(SOFC)電極材料領域。

背景技術

多孔電極是SOFC的重要部件之一，其孔隙、電子導體和離子導體以及形成的三相界面(Three Phase Boundaries，TPB)是同時發生電化學反應和物質傳輸的唯一區域，并存在復雜的多相、多尺度、多物理場耦合的傳遞過程。固態燒結對電極反應物/產物在孔隙中有效傳輸、致密性、孔隙率以及有效的電/離子電導率具有決定作用。從原子/分子尺度入手，以SOFC復合陽極材料LST-GDC為研究對象，應用分子動力學(MD)方法研究燒結條件下的電極微觀結構演變規律及并可視化觀察電極形貌在燒結過程中的變化，對優化電極微結構從而改善電池的電化學性能具有重要意義。

發明內容

本發明的主要目的在于一種基于分子動力學的LST-GDC納米團簇燒結模擬的方法，以克服現有技術的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種基于分子動力學的LST-GDC納米團簇燒結模擬的方法，其包括：

選取能夠反映LST-GDC體系所包含的所有原子之間相互作用力的勢函數；

采用分子建模軟件分別構建LST納米團簇模型和GDC納米團簇模型，并轉換成分子動力學模擬軟件可識別的數據文件；

設定系統弛豫與分子建模軟件中分子動力學模擬的參數，包括設定邊界條件、等溫等壓系綜控溫條件、燒結條件；

通過分子動力學模擬軟件計算并輸出燒結LST-GDC模型坐標文件，再導入可視化軟件進行可視化分析，并通過切面分析得到燒結結構內部的信息。

在一些實施例中，所述基于分子動力學的LST-GDC納米團簇燒結模擬的方法包括：通過分子建模軟件MaterialStudio軟件的觀察模塊導入LST與GDC的晶胞模型，并通過Build nanocluster分別建立起LST納米團簇和GDC納米團簇；并將LST納米團簇與GDC納米團簇放置于模擬盒子中，并使用分子動力學模擬軟件Lammps自帶的msi2lmp工具轉換為Lammps可識別的模型數據。

在一些實施例中，所述勢函數由描述短程相互作用力的Born-Mayer-Huggins與描述電荷長程作用力的庫侖勢組成。

進一步地，所述勢函數為：

其中，U_ij是距離r_ij的所有原子i和j的總勢能，Z_i、Z_j是有效電荷，a_i、a_j、b_i、b_j是排斥力系數，C_i、C_j是吸引力系數，f₀為尺寸轉換系數，并且f₀為4.19kJ/(mol·A)。