Airbus und BMW wollen Brennstoffzellen mit Quantencomputern verbessern

Airbus, BMW und der englische Quantencomputer-Anbieter Quantinuum betreiben zusammen Mobilitätsforschung mit Quantencomputern. Der Schwerpunkt der Kooperation liegt auf chemischen Reaktionen von Katalysatoren in Brennstoffzellen.

In einer neuen technischen Abhandlung melden die Partner, dass sie die Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) auf der Oberfläche eines platinbasierten Katalysators genau modellieren können. ORR ist die chemische Reaktion im Verfahren der Umwandlung von Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser und Strom in eine Brennstoffzelle, was die Effizienz des Verfahrens limitiert. Sie ist relativ langsam und erfordert ein großes Volumen des Platin-Katalysators.

Aus diesem Grund ist es von großem Interesse und erheblichem Wert, die zugrunde liegenden Mechanismen der Reaktion besser zu verstehen. Das Forschungsteam hofft, dass das Verständnis der ORR-Reaktion Erkenntnisse liefert, die dabei helfen werden, alternative Materialien zu identifizieren, die die Leistung verbessern und die Produktionskosten von Brennstoffzellen senken können, wie es in der Mitteilung heißt.

Für das Vorhaben wurde demnach ein hybrider quantentechnologischer und klassischer Arbeitsablauf entwickelt. Der Quantenprozessor der H-Serie von Quantinuum soll vor allem dabei helfen, das Verständnis für eine kritische chemische Reaktion zu verbessern. Welche Umfänge der Kooperation in dem „klassischen“ Teil des Arbeitsablaufs bearbeitet werden, geht aus der Mitteilung nicht hervor.

Es ist aber klar, was sich die Partner von der Kooperation erhoffen. „Die Fähigkeit, Materialeigenschaften mit den Vorteilen der beschleunigten 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“, sagt Peter Lehnert , Vice President Research Technologies bei der BMW Group. Mit den Simulationen soll der Bedarf an teuren Labor-Prototypen verringert werden. Die Simulation der grundlegendsten elektrochemischen Prozesse mit Quantencomputing könnte auch bei Metall-Luft-Batterien verwendet werden.

„Wir haben eine klare Vision von den Vorteilen der Studie in unserer Suche nach nachhaltigen und wasserstoffbetriebenen Alternativen, wie etwa das ZEROe-Flugzeug, das mit Brennstoffzellenmotoren betrieben werden kann“, sagt Isabell Gradert , Vice President Central Research and Technology bei Airbus. „Die Studie bestätigt, dass Quantencomputing in dem Umfang reifen wird, den wir für die Luftfahrt benötigen.“

„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“, sagt Ilyas Khan , Chief Product Officer von Quantinuum, über die neuen Partner. „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.“

Der Einsatz von Quantencomputer in der eMobility-Entwicklung wurde bereits von anderen Unternehmen angekündigt. Bosch und IBM wollen eine ganze Reihe von eMobility-Materialien verbessern, da klassische Computer die Materialien mit stark korrelierten Elektronen nicht mit ausreichender Genauigkeit berechnen können. VW und das kanadische Startup Xanadu wollen mit Quantencomputing vor allem künftige Batterie-Generationen verbessern, auch Hyundai will die Quanten-Rechner vor allem rund um die Batterie-Entwicklung einsetzen.
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