Degrad-EL3-Q – Hybride Quantum-Computing-Methoden zur Degradationsmodellierung von alkalischen Elektrolyseuren

© Projektträger Jülich im Auftrag des BMBF

In Kürze

Im Rahmen von  »Degrad-EL3-Q« untersucht das Fraunhofer IPA, inwiefern Degradationsanalysen, die mit einem Quantencomputer durchgeführt werden,  klare Vorteile gegenüber klassischen Computertechnologien bieten.

Im Detail

Wasserstoff wird einer der Hauptenergieträger für die Energiewende sein. Beispielsweise ist Wasserstoff direkt als Treibstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge einsetzbar. Das chemische Element kann auch als Grundstoff für die Herstellung von synthetischem Treibstoff eingesetzt werden, der für die Bestandsfahrzeugflotte von über 60 Mio. Fahrzeugen in Deutschland nötig ist. Entsprechende Mengen zu erzeugen erfordert Hochleistungselektrolyseure im Gigawattbereich, die beispielsweise, dann in einer entsprechend kleineren Leistungsklasse, direkt bei Tankstellen den benötigten Wasserstoff bereitstellen. Allerdings müssen die Elektrolyseure über eine lange Lebensdauer verfügen, um wirtschaftlich zu sein.  

Im Rahmen des »Degrad-EL3-Q« Projekts bauen IPA-Experten auf der Expertise aus dem SEQUOIA Projekt auf, bei dem der »IBM Q System One Quantencomputer« zum Einsatz kommt, welcher in einem Rechenzentrum von IBM Deutschland bei Stuttgart installiert ist.

Einerseits soll im Degrad-EL3-Q Projekt der Nutzen von Quantencomputern bzgl. Technologie, Anwendungsszenarien sowie Algorithmen rund um die Degradation von Elektrolyseuren erforscht werden. Andererseits dient die Arbeit mit dem Quantencomputer dem Kompetenzaufbau und dem Steigern von Wettbewerbsvorteilen für Wirtschaft und Wissenschaft. Quantencomputer können die reale Welt der Physik abbilden und das insbesondere in mikroskopischen Bereichen, in denen die Quantenphysik erkennbar wird. So bieten Quantencomputer einen starken Vorteil im Vergleich zu klassischen Computern. Dieser Vorteil spielt besonders in den Materialwissenschaften bei der Entwicklung von neuartigen Katalysatoren eine Rolle.

Im Projekt Degrad-EL3-Q nutzt Fraunhofer IPA daher Quantencomputer, um zu prüfen, inwieweit Degradationsanalysen unter Einsatz von Quantencomputern nennenswerte Vorteile gegenüber klassischen Computertechnologien bieten. Zusätzlich wird untersucht, inwieweit hybride Analyseverfahren, also die Verteilung der Analyse auf klassische und quantenbasierte Computer, Kosten- sowie Performancevorteile bringen. Zur Datengenerierung soll ein Lebensdauerteststand für alkalische Elektrolysezellen aufgebaut werden.

Fördergeber

DegradEL ist ein Teilprojekt des Leitprojekt H2Giga, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und durch den Projektträger Jülich koordiniert. Das Leitprojekt H2Giga verschreibt sich der Entwicklung serieller Produktion von Elektrolyseuren – und das technologieoffen. Gemeinsam bringen etablierte Elektrolyseur-Hersteller, Zulieferer aus verschiedenen Technologiebereichen, darunter viele mittelständische und kleine Unternehmen sowie Forschungseinrichtungen und Universitäten bestehende Elektrolyse-Technologien weiter voran.

 

Förderkennzeichen: 03HY111C

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