Supercomputer HPC: Applications

Układy termoelektryczne wykorzystujące ciecze jonowe i rozpuszczone w nich układy redoks mogą być wykorzystywane jako urządzenia Peltiera, a więc zamiast tradycyjnych półprzewodników opartych o materiały wykonane z ciała stałego. Rozwiązanie to jest możliwe w przypadku wykorzystania dodatkowo technologii opartej o zastosowanie polimerów osadzanych na cieczach w sposób ultradokładny z zachowaniem kształtu kropli, co jednocześnie umożliwia miniaturyzację poszczególnych celek galwanicznych i całego urządzenia typu konwertera Peltiera. Można ew. budować małe naczynka celek elektrochemicznych oparte i np. materiały ceramiczne, zwiększając tym samym wytrzymałość termiczną ale tracąc na elastyczności i przezroczystości. Ciecze jonowe składają się najczęściej z kationów organicznych i anionów zawierających jony metalu. Natomiast ukady redoks składają się najczęściej z niedużych jonów łatwo przyjmujących i oddających elektrony. Niedawno obliczono (wyniki niepublikowane) iż wartości standardowych potencjałów redoks jonów układów redoks podawane względem elektrody wodorowej mają wartości blisko 0 V. Jednak okazało się również, że obliczone potencjały redoks kationów cieczy jonowych są tylko nieznacznie niższe i prawdopodobne jest iż również one biorą udział w procesach wymiany elektronowej w celkach galwanicznych zawierających ciecze jonowe i jony par redoks.

Ponadto, niedawno odkryto że zawiesina nanocząstek ferromagnetycznych w rozpuszczalnikach organicznych wywołuje efekt Sorreta i generuje efekt Seebecka, przy czym współczynnik Seebecka wynosi aż około 10^{-5} V/K czyli aż o około rząd wielkości więcej niż w przypadku cieczy jonowych czy też tradycyjnych półprzewodników opartych o tellurek bizmutu. Wykorzystanie więc nanoczastek ferromagnetycznych w układach cieczy jonowych może okazać się bardzo efektywną metodą zwiększenia odzysku ciepła i jego zamiany w energię elektryczną.

W zadaniach obliczeniowych należy uzyskać struktury małych cząsteczek (Fe2O3)n, n =1--10 i wyliczać dla nich standardowe potencjały redoks wykorzystując schemat Borna-Habera. Obliczenia należy prowadzić metodami kwantowymi wykorzystując odpowiednie oprogramowanie typu: Gamess, Gaussian, Mopac, Molden umożliwiające badanie struktury elektronowej w procesach chemicznych.
Również przewidujemy wykorzystanie programu LAMMPS do badania celek metodami dynamiki molekularnej, jak również budowę własnej hybrydy, tj. programu do badania celek elektrochemicznych w reżimie dynamiki molekularnej ale z dynamicznym uwzględnianiem zachodzących procesów redoks, w s2zczególności w bliskim sąsiedztwie elektrod.