16. August 2023 | Airbus, die BMW Group und der Quantencomputer-Hersteller Quantinuum forschen an chemischen Reaktionen von Katalysatoren in Brennstoffzellen. Mit dem Quantencomputer lassen sich chemische Abläufe simulieren. Zukünftig soll so eine Senkung der Produktionskosten für Brennstoffzellen möglich sein.
In einem kürzlich veröffentlichten Artikel geben die Unternehmen an, die Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) auf der Oberfläche eines platinbasierten Katalysators modellieren zu können. ORR ist die chemische Reaktion im Verfahren der Umwandlung von Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser und Strom in einer Brennstoffzelle.
ORR limitiert die Effizienz des Verfahrens. Zudem ist ORR relativ langsam und erfordert ein großes Volumen des Platinum-Katalysators. Aus diesem Grund ist es wichtig, die zugrunde liegenden Mechanismen der Reaktion besser zu verstehen.
Mit dem Quantinuum-Quantencomputer der H-Serie hat das Kollaborationsteam die Anwendbarkeit von Quantinuum in einem industriellen Arbeitsablauf demonstriert. So soll das Verständnis für die chemische Reaktion verbessert werden. Die drei Unternehmen planen eine weitere Zusammenarbeit, um den Einsatz von Quantencomputing zur Bewältigung relevanter industrieller Herausforderungen zu erkunden.
Erforschung neuer Materialien
Dr. Peter Lehnert, Vizepräsident, Research Technologies bei der BMW Group, erklärt: „Circularity und nachhaltige Mobilität verlangen von uns, dass wir nach neuen Materialien suchen, um effizientere Produkte zu kreieren und das Premium-Nutzererlebnis der Zukunft zu gestalten. Die Fähigkeit, Materialeigenschaften mit den Vorteilen der beschleunigenden Quantencomputing-Hardware mit der relevanten chemischen Genauigkeit simulieren zu können, gibt uns genau die richtigen Werkzeuge, um in dieser entscheidenden Domäne Innovationen schneller voranbringen zu können.“
Zum Einsatz kommt Quantencomputing auch bei der Erforschung neuer Materialien. Dort ermöglicht es schnellere und effizientere Prozesse und reduziert gleichzeitig den Bedarf an Laborprototypen. So lässt sich unter anderem die Effizienz von Metallluftbatterien steigern.
Isabell Gradert, Vizepräsidentin, Central Research and Technology bei Airbus, sagt: „Wir haben eine klare Vision von den Vorteilen der Studie in unsere Suche nach nachhaltigen und wasserstoffbetriebenen Alternativen, wie etwa das ZEROe-Flugzeug, das mit Brennstoffzellenmotoren betrieben werden kann. Die Studie bestätigt, dass Quantencomputing in dem Umfang reifen wird, den wir für die Luftfahrt benötigen.“
Airbus plant Flugzeug mit Brennstoffzellenantrieb
Airbus hat Wasserstoff als vielversprechenden Kandidaten für den Antrieb kohlenstoffarmer Flugzeuge identifiziert. Das Unternehmen gab zuvor Pläne bekannt, in den nächsten Jahren mit dem Testen eines wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellantriebssystems an Bord seines Demonstrationsflugzeugs ZEROe zu beginnen. Das Unternehmen hat es sich zum Ziel gesetzt, das weltweit erste wasserstoffbetriebene kommerzielle Flugzeug zu entwickeln und bis zum Jahr 2035 in den Markt einzutreten.
Ilyas Khan, Chief Product Officer von Quantinuum, sagt: „Wir freuen uns schon seit einiger Zeit darauf, die BMW Group und Airbus zu unterstützen. Beide sind Marktführer auf ihrem Gebiet, und beide erkennen an, dass das Quantencomputing eine entscheidende Rolle dabei spielen wird, die nachhaltige Mobilität der Zukunft voranzubringen. In dieser bahnbrechenden Arbeit zeigen wir, wie sich Quantencomputing in die industriellen Arbeitsabläufe zweier der technologisch fortschrittlichsten Unternehmen der Welt integrieren lässt, um materialwissenschaftliche Probleme anzugehen, die sich vorzüglich eignen, um Fortschritte mit Quantencomputing zu erzielen.“
Das Forschungsteam hofft, dass die Forschung an der ORR-Reaktion Erkenntnisse liefert, die dabei helfen können, alternative Materialien zu identifizieren. So sollen sich die Produktionskosten von Brennstoffzellen senken lassen. Die genaue Modellierung chemischer Reaktionen sind aufgrund der Quanteneigenschaften der beteiligten chemischen Mechanismen eine schwierige Aufgabe für klassische Computer. Daher stellt die Modellierung chemischer Reaktionen ein zukünftiges Einsatzgebiet für Quantencomputer dar.
