Kinetic Monte Carlo Framework for Coupled Degradation and Dehydration of Anion Exchange Membranes | ||
| dc.conicet.fuente | Crossref | |
| dc.conicet.organizacion | Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía | |
| dc.conicet.organizacion | University of Utah | |
| dc.conicet.organizacion | University of Utah | |
| dc.conicet.organizacion | Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía | |
| dc.conicet.organizacion | University of Utah | |
| dc.conicet.organizacion | Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía | |
| dc.conicet.organizacion | Lawrence Livermore National Laboratory | |
| dc.conicet.organizacion | University of Utah | |
| dc.conicet.paisOrganizacion | Argentina | |
| dc.conicet.paisOrganizacion | Estados Unidos | |
| dc.conicet.paisOrganizacion | Estados Unidos | |
| dc.conicet.paisOrganizacion | Argentina | |
| dc.conicet.paisOrganizacion | Estados Unidos | |
| dc.conicet.paisOrganizacion | Argentina | |
| dc.conicet.paisOrganizacion | Estados Unidos | |
| dc.conicet.paisOrganizacion | Estados Unidos | |
| dc.conicet.produccionid | 12952895 | |
| dc.contributor.author | Gadea, Esteban David | |
| dc.contributor.author | Erimban, Shakkira | |
| dc.contributor.author | Bombau, Ignacio Javier | |
| dc.contributor.author | Scherlis Perel, Damian Ariel | |
| dc.contributor.author | Karnes, John J. | |
| dc.contributor.author | Molinero, Valeria | |
| dc.date.accessioned | 2026-09-24T18:06:52Z | |
| dc.date.available | 2026-09-24T18:06:52Z | |
| dc.date.issued | 2026-02 | |
| dc.date.updated | 2026-05-13T11:08:17Z | |
| dc.description.abstract | Kinetic Monte Carlo (kMC) simulations, augmented with temporal-acceleration schemes, can efficiently handle stiff reaction-transport networks when fast processes rapidly relax to quasi-equilibrium on a fixed lattice. However, in glassy anion-exchange membranes (AEM), rare and irreversible chemical degradation events continuously reshape the nanoscale morphology, and the associated hydration and transport degrees of freedom remain far from a well-defined local equilibrium. This combination of evolving state space and nonequilibrated fast dynamics lies outside the scope of existing kMC acceleration frameworks. To address this challenge, we introduce an auxiliary-particle kinetic Monte Carlo (AP-kMC) scheme. In AP-kMC, short-lived mobile particles spawned at degradation sites execute hop, water-elimination, and decay moves, enforcing rapid local relaxation of the hydration structure while preserving the stochastic rules of kMC. Parameterized with molecular-dynamics morphologies and experimental solution degradation kinetics, AP-kMC reproduces the evolution of ion-exchange capacity, water uptake, and conductivity, and reveals a feedback loop in which poorly hydrated sites degrade first and each degradation event induces further local dehydration. The resulting thinning and fragmentation of water channels cause loss of hydrophilic percolation and abrupt conductivity collapse well before complete charge loss. AP-kMC thus reframes AEM durability as a coupled degradation–drying–percolation problem and provides a transferable strategy to simulate reactive, out-of-equilibrium polymer electrolytes where local solvation controls reactivity. | es |
| dc.description.fil | Fil: Gadea, Esteban David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. University of Utah; Estados Unidos | |
| dc.description.fil | Fil: Erimban, Shakkira. University of Utah; Estados Unidos | |
| dc.description.fil | Fil: Bombau, Ignacio Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. University of Utah; Estados Unidos | |
| dc.description.fil | Fil: Scherlis Perel, Damian Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina | |
| dc.description.fil | Fil: Karnes, John J.. Lawrence Livermore National Laboratory; Estados Unidos | |
| dc.description.fil | Fil: Molinero, Valeria. University of Utah; Estados Unidos | |
| dc.format | application/pdf | es |
| dc.identifier.citation | Gadea, Esteban David; Erimban, Shakkira; Bombau, Ignacio Javier; Scherlis Perel, Damian Ariel; Karnes, John J.; et al.; Kinetic Monte Carlo Framework for Coupled Degradation and Dehydration of Anion Exchange Membranes; American Chemical Society; Journal of Chemical Theory and Computation; 22; 4; 2-2026; 1958-1969 | es |
| dc.identifier.institucional | CONICET | |
| dc.identifier.issn | 1549-9618 | es |
| dc.identifier.repo | CONICET Digital | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11336/298347 | |
| dc.journal.number | 4 | es |
| dc.journal.pagination | 1958-1969 | es |
| dc.journal.pais | Estados Unidos | es |
| dc.journal.title | Journal of Chemical Theory and Computation | es |
| dc.journal.volume | 22 | es |
| dc.language.iso | eng | es |
| dc.publisher | American Chemical Society | es |
| dc.relation.alternativeid | info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jctc.5c02063 | |
| dc.relation.alternativeid | info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/http://dx.doi.org/10.1021/acs.jctc.5c02063 | |
| dc.rights | info:eu-repo/semantics/restrictedAccess | * |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/ | * |
| dc.subject | Degradation | es |
| dc.subject | Fuel cells | es |
| dc.subject | Multiscale | es |
| dc.subject | Monte Carlo | es |
| dc.subject.classification | Físico-Química, Ciencia de los Polímeros, Electroquímica | es |
| dc.subject.classification | Ciencias Químicas | es |
| dc.subject.classification | CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS | es |
| dc.title | Kinetic Monte Carlo Framework for Coupled Degradation and Dehydration of Anion Exchange Membranes | es |
| dc.type | info:eu-repo/semantics/article | |
| dc.type | info:ar-repo/semantics/artículo | |
| dc.type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion | |
Archivos
Bloque original
Cargando...
- Nombre:
- CONICET_Digital_Nro.02f2b213-4f6e-4253-aa6f-24d481a03382_B.pdf
- Tamaño:
- 6.61 MB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format