Proyectos
Desarrollo de un simulador multiescala (nano - macro) para estudio de materiales y de procesos físico - químicos - Versión 1.0 y validación experimental
Resumen
Actualmente el desarrollo de nuevos materiales y el mejoramiento de muchos existentes se hace con base en la nanociencia, que a su vez se fundamenta en la comprensión de los fenómenos físicos y químicos en la escala nanométrica. Para lograr comprender dichos fenómenos físico-químicos y lograr innovar modificando materiales, desarrollando nuevos y optimizando procesos en esa escala con impacto en la macro-escala, se requiere de simuladores computacionales que faciliten la representación de los materiales y de sus procesos físico-químicos asociados en la escala nanométrica, pero que también sean extrapolables o utilizables en la escala macro. Considerando lo anterior, actualmente en el mundo se investiga para desarrollar este tipo de simuladores computacionales multiescala, integrando teorías basadas en física cuántica, mecánica estadística y física clásica. Entre estas primordialmente se buscan en el mundo estrategias de integración entre la Teoría de funcionales de la densidad (En inglés: DFT), la dinámica molecular (En inglés: MD), el método Monte-Carlo (En inglés: MC), la dinámica de partículas disipativas (En inglés: DPD) y las ecuaciones tradicionales macroscópicas para describir los diferentes fenómenos. Teniendo en cuenta el anterior marco general, en este proyecto se busca desarrollar un simulador computacional multiescala, escrito en el lenguaje de programación FORTRAN usando software de licencia libre (Linux), cuya primera versión (Versión 1.0) establezca el marco general de un simulador multiescala y multipropósito que se desarrollará paulatinamente, pero iniciando con la resolución de un problema específico: Transporte de iones y catálisis para una celda de combustible alimentada con hidrógeno en una dimensión. En esta primera versión del simulador multiescala se espera simular el proceso reactivo en el catalizador usando DFT, incluir los efectos electroquímicos de doble capa eléctrica con MD y alimentar esta información a las ecuaciones de transporte de Stefan - Maxwell, con lo cual se acoplan la escala nanométrica de catálisis, la mesoescala de la formación de dipolos entre el polímero y el catalizador, y la macroescala del transporte de materia y carga, logrando una descripción en una dimensión de una celda de combustible alimentada con hidrógeno, y un simulador multiescala modular basado en FORTRAN. Adicional a la descripción mediante la vía teórica computacional en el mundo actual estos trabajos en la literatura mundial tienen que ser validados experimentalmente, por lo cual también el grupo de trabajo fabricará el sistema físico real (Una celda de combustible alimentada con hidrógeno) y lo caracterizará física, química y electroquímicamente para convalidar la predicción teórica computacional.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA DEL PROGRAMA NACIONAL DE PROYECTOS PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN, LA CREACIÓN Y LA INNOVACIÓN EN POSGRADOS DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2013-2015
Modalidad:Modalidad 2: Nuevos proyectos de investigación, creación o innovación
Responsable