DIFFER publiceert database met 31.618 moleculen om energieopslag batterijen te verbeteren

Waarom we over dit onderwerp schrijven:

Batterijen worden overal voor gebruikt. Vanwege de energietransitie is de vraag naar betere batterijen gegroeid. Ze moeten het elektriciteitsnet kunnen ontlasten en de elektrische auto of het vliegtuig kunnen voorzien van stroom. Met deze database komt de superbatterij weer een stap dichterbij. Daarom heeft Innovation Origins dit bericht geselecteerd.

Onderzoekers van Dutch Institute for Fundamental Energy Research (DIFFER) hebben een openbare database gemaakt met 31.618 moleculen die mogelijk gebruikt kunnen worden in toekomstige batterijen. De onderzoekers gebruikten onder andere kunstmatige intelligentie en supercomputers om de eigenschappen van de moleculen in kaart te brengen, schrijft het onderzoeksinstituut in een persbericht.

Chemici hebben de afgelopen jaren honderden moleculen ontworpen die mogelijk nuttig kunnen zijn voor gebruik in redox-flowbatterijen voor energieopslag. Dat is een batterij waarin energie wordt opgewekt middels een elektrochemische reactie. Het probleem is echter dat van veel moleculen niet alle eigenschappen bekend zijn. Differ stelde daarom een database samen. Daarvoor gebruikten ze slimme algoritmen en een supercomputer.  

Nu de database openbaar is, kunnen onderzoekers, ook buiten DIFFER, gemakkelijk zoeken naar potentieel interessante moleculen voor redox-flowbatterijen. Ze kunnen bijvoorbeeld de moleculen kopen of maken en nader onderzoeken. De onderzoekers kunnen de database ook gebruiken om hun machine learning-modellen te verbeteren om zo de zoektocht naar hoogwaardige moleculen voor energieopslag te versnellen.

Europa wil de beste batterijen van de wereld – Innovation Origins

Vergaande elektrificatie van industrie en vervoer kan alleen slagen als er genoeg batterijen beschikbaar zijn die over veel meer opslagcapaciteit beschikken dan nu.

In vier stappen naar een database

Om achter de nog onbekende eigenschappen van moleculen te komen, voerden de onderzoekers vier stappen uit. Als eerste maakten ze met behulp van slimme algoritmen en een desktopcomputer duizenden virtuele varianten van twee soorten molecuulfamilies en vijf chemische relevante zijgroepen. De computer stelde daarop in totaal 31.618 verschillende moleculen op.

In de tweede stap berekenden de onderzoekers met supercomputers bij elk molecuul bijna driehonderd verschillende eigenschappen. De computer gebruikt hiervoor formules uit de quantumchemie. Die zijn moeilijk op te lossen. Vandaar dat er een sterke computer voor nodig is.

In de derde stap gebruikten de onderzoekers machine learning om te voorspellen of de moleculen oplosbaar zouden zijn in water. De vierde en laatste stap bestond uit het maken van een database die eenvoudig doorzoekbaar was voor mens en machine. In de database, genaamd RedDB (van Redox DataBase), staan de moleculen en hun eigenschappen opgesomd met een overzichtelijke naamgeving en omschrijving.

De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in het vakblad Scientific Data.

Sneller opladen, hogere veiligheid en 30 procent meer energie: GDI kraakt de silicium-noot en is dankzij investering klaar voor de opschaling van de batterij-anode productie – Innovation Origins

Met 13 miljoen euro van EIT InnoEnergy en Helios Climate Ventures start GDI met de productie van een nieuwe generatie batterij-anode.