Ordenador cuántico para investigar nuevos materiales para baterías y pilas de combustible
En un proyecto de dos años llamado QuESt, el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y el Instituto Fraunhofer de Mecánica de Materiales están utilizando un ordenador cuántico para investigar nuevos materiales para baterías y pilas de combustible más potentes.
El nombre del proyecto alemán, QuESt, son las siglas de Quantum Computer Material Design for Electrochemical Energy Storage and Converters with Innovative Simulation Techniques. El ordenador cuántico se utilizará para simular procesos electroquímicos en el interior de dispositivos de almacenamiento de energía. En las simulaciones, los científicos comparan la interacción química cuántica de varios materiales y estructuras de electrodos novedosos. Su objetivo es conseguir las energías de enlace químico más altas posibles de los electrones en las pilas. En las pilas de combustible, el hidrógeno y el oxígeno deben reaccionar entre sí con la mayor eficacia posible.
Un breve excurso de química sobre los antecedentes: Cuando circula corriente por una batería o pila de combustible, los iones de su interior migran de un electrodo a otro. En las superficies de los electrodos, los iones donan o aceptan un electrón. "Los procesos pueden describirse con precisión con ayuda de la física cuántica. Los electrones cambian esencialmente su estado mecánico cuántico. Podemos simular estos estados energéticos utilizando un ordenador cuántico. Esto nos permite calcular cuánta energía hay en las reacciones electroquímicas y a qué velocidad se producen", explica el Dr. Birger Horstmann, jefe del grupo de Teoría de Sistemas Electroquímicos del Instituto de Termodinámica Técnica del DLR. Mediante el diseño específico de los materiales y las estructuras de los electrodos, los implicados esperan conseguir un mayor rendimiento y densidades de energía.
El Ministerio de Economía de Baden-Wurtemberg financia el proyecto, que comenzó en enero de 2021, con 1,5 millones de euros a lo largo de dos años. Además del DLR y el Fraunhofer IWM, Bosch GmbH y Mercedes-Benz Research & Development North America también participan en QuESt como socios asociados. El proyecto utiliza el ordenador cuántico IBM de la Fraunhofer-Gesellschaft, financiado por el estado de Baden-Württemberg. La característica especial de QuESt es el uso de un ordenador cuántico para una tarea muy orientada a la aplicación en la investigación de materiales, afirma el DLR. El proyecto combina la investigación básica con la aplicada en el campo del almacenamiento de energía.
0 Comentarios