Ford acaba de utilizar una computadora cuántica para buscar las mejores alternativas al litio para las baterías de los EV eléctricos

El pasado 25 de diciembre, se hizo eco sobre un nuevo estudio de preimpresión realizado por un grupo de investigadores cuánticos de Ford, quienes lograron modelar los materiales de baterías de coches eléctricos (EV) más importantes, haciendo uso de una computadora cuántica. Esta investigación pone a disposición una gran solución para descubrir y probar nuevos materiales con computadoras, demostrando así, cómo se podrían emplear dichas máquinas para simular reacciones químicas complejas con precisión, en el futuro.

Para nadie es un secreto que, los fabricantes de vehículos eléctricos están en la búsqueda de mejores alternativas al litio, debido a los desafíos y riesgos que presenta este elemento a la hora de fabricar las baterías de los EV eléctricos. Por consiguiente, Ford estableció una nueva inversión para desarrollar nuevos materiales utilizando computadoras cuánticas, con el objetivo de poder prescindir del uso de las baterías de iones de litio en un futuro no muy lejano. Así prevén hallar mejores materiales para conducir a baterías más potentes, de mayor duración y hasta de carga más rápida.

Ford utilizó una computadora cuántica para buscar alternativas al litio

Por defecto, desarrollar materiales a través del uso de computadoras supone notables ventajas y la principal de ellas, es que los investigadores no necesitan realizar todos los experimentos posibles físicamente, lo cual demora mucho tiempo. En su lugar, ex posible agilizar el proceso de investigación con herramientas como la Inteligencia Artificial y el Aprendizaje Automático, para descubrir y desarrollar materiales novedosos.

Sin embargo, la computación cuántica gana delantera en este tipo de estudios, ya que cuenta con el potencial de poder hacer este descubrimiento aún más rápido. Dado que, la informática cuántica es diferentes a la computación clásica y se basa en el uso de cubits, una combinación de unos y ceros especiales. Así, es capaz de estudiar los límites físicos del procesamiento de la información y conduce a avances efectivos, rápidos y confiables, en muchos campos de la ciencia y la industria.

De tal modo, en el caso de los vehículos eléctricos, brinda la posibilidad de encontrar mejores materiales para conducir a baterías más potentes y capacitadas. Es por ello que, un grupo de expertos cuánticos que trabajan en Ford optaron por desarrollar un nuevo estudio de preimpresión, con el cual modelaron novedosos y cruciales materiales de baterías de coches eléctricos (EV), a partir de una computadora cuántica.

“En lugar de bits regulares, las computadoras cuánticas usan qubits que pueden ser cero, uno o ambos al mismo tiempo. Los qubits también se pueden enredar, rotar y manipular de otras formas cuánticas salvajes para transportar más información. Esto les da el poder de resolver problemas que son intratables con las computadoras tradicionales”.

Marwa H. Farag, uno de los autores del estudio encabezado por Ford.

Para llevarlo a cabo, los investigadores de Ford tuvieron que dividir el proceso en muchos cálculos separados y en resumen estos fueron: Un conjunto para todas las propiedades relevantes de cada molécula individual, otro para detectar cómo dichas propiedades se ven afectadas por los cambios ambientales más pequeños y otro para todas las formas posibles en que dos moléculas pueden interactuar entre sí.  Así como también, para conocer cómo el enlace de dos moléculas de hidrógeno requiere cálculos profundos.

Ahora bien, a pesar de que los resultados no revelan nada nuevo acerca de las baterías de iones de litio, lo cierto es que demuestran cómo es posible hacer uso de computadoras cuánticas para simular con precisión las reacciones químicas más complejas en el futuro. No obstante, como aún no son lo suficientemente confiables para ser viables comercialmente, los investigadores tienen el deber de aprender cómo emplearlas mejor, en vista de que operan de una manera diferente a las computadoras tradicionales.

Precisamente, este es el punto que desea abordar la investigación de Ford. El famoso fabricante de autos se ha interesado en producir baterías que sean más seguras, más fáciles de reciclar y más densas en energía o potencia. Para hacerlo, tienen que comprender las propiedades químicas de los nuevos materiales (ya sea la estabilidad electroquímica, los mecanismos de carga y descarga, etc.) y qué mejor que efectuarlo aprovechando las bazas de la informática cuántica.

Los investigadores cuánticos de Ford calcularon la energía del estado fundamental del LiCoO2, un material que podría usarse potencialmente en baterías de iones de litio. Esto los hicieron usando un algoritmo llamado Solucionador propio cuántico variacional (VQE) para simular los modelos de fase gaseosa Li2Co2O4 y Co2O4.

Como resultado, los expertos concluyeron que la química computacional basada en la cuántica y apoyada por varios tipos de computadoras cuánticas disponibles a corto plazo, será crucial porque desempeñará un papel vital a la hora de conseguir materiales potenciales para optimizar el rendimiento y la robustez de las baterías para coches eléctricos EV. Esto revela el intento de Ford en ponderarse como un fabricante de vehículos eléctricos más dominante a nivel mundial.

Ford no es el único que está pensando en usar la tecnología cuántica para adelantarse al juego de la química de la batería. Dado que, IBM está trabajando con Mercedes y Mitsubishi en el uso de computadoras cuánticas para reinventar la batería EV.

¿Por qué nadie quiere al Litio? La verdad detrás de uno de los minerales más contaminantes del mundo

Para nadie es un secreto que, las ansias de los fabricantes de coches eléctricos por prescindir del litio, son elevadas. En vista de que, aunque los avances en baterías de litio para coches eléctricos no paran, su contaminación ambiental tampoco y está fuera de control. A pesar de que varios expertos han propuesto diferentes soluciones para minimizar el serio problema de contaminación resultando del proceso de producción, lo cierto es que nada ha funcionado para verdaderamente reducir las emisiones de carbono en el mundo.

En la actualidad, el litio se considera uno de los minerales más contaminantes y nocivos a nivel mundial. Dado que, para su empleo, el elemento debe pasar por la fase de extracción y esta requiere una perforación en los salares para así obtener esa agua salina no apta para el consumo. Sin embargo, como consecuencia, se produce un desplazamiento del agua dulce hacia el salar y precisamente, este es el agua que usan para riego y consumo humano, la cual acaba salinizándose y alternado el balance hidrogeológico.

Por ende, uno de los principales impactos que genera la extracción del litio radica en la pérdida de biodiversidad en la zona que se lleva a cabo, lo que puede aumentar la cantidad de especies animales en peligro de extinción en todo el mundo. Otra de las consecuencias es el estrés hídrico, el cual se produce cuando la demanda de agua es más alta que la cantidad disponible, como causa del uso restringido por su baja calidad.

Por todo esto y más, los fabricantes de autos eléctricos se han visto en la necesidad de buscar otras alternativas que les permitan prescindir de las baterías de iones de litio, que actualmente son esenciales para el funcionamiento de los EV eléctricos. Aparte de la contaminación, la gran escasez de dicho mineral los ha motivado a encontrar nuevas soluciones que les permita resolver este déficit, el cual impide satisfacer la alta demanda.