工程学院的必威betway体育官网登录人员, 计算 & 控制论 (CECC) 已利用人工智能 (AI) 进行模拟实验，以优化生成绿色氢气的催化反应.
“通过利用机器学习的力量, 我们可以分析大量数据集并预测不同材料组合的行为, 有效加快材料开发进程,”西瓦·卡鲁图里博士说, 必威betway体育官网登录学院副教授.
绿色氢是一种清洁燃烧, 零碳燃料载体被视为澳大利亚可再生能源转型的重要组成部分. 它是通过利用阳光或风的能量将水分解成氢气和氧气而产生的.
成本障碍之一涉及促进（光）电化学过程的催化材料. 当前, 最有效的催化剂是由获取成本昂贵的稀有金属制成的.
新必威betway体育官网登录部署机器学习 (ML) 模拟来确定新一代催化剂的最有效制造和化学组成. 然后使用传统实验室方法对所得化学物质进行设计和验证.
“基于初步实验结果的单个模拟数据集可以为您提供数千种可能结构的预测,”说 张豆豆博士 澳大利亚国立大学 (ANU) 的化学家和工程师，专门必威betway体育官网登录太阳能驱动的电化学能量转换.
张博士担任该必威betway体育官网登录的首席必威betway体育官网登录员.
“机器学习指导的优化过程准确而全面, 它节省了在实验室进行盲目和广泛试验以逐一探索催化剂所花费的时间和资源,”她说.
必威betway体育官网登录, 这为数据驱动的计算实验发现可再生能源领域的其他功能催化剂铺平了道路, 由 Karuturi 博士和 Kylie Catchpole 博士监督，并于上个月在英国皇家化学学会的著名期刊上发表, 能源 & 环境科学.
化学反应引发能量转变
绿色制氢是国家和国际关注的话题.
澳大利亚政府于 10 月 10 日宣布拨款 20 亿美元 氢先导计划 作为其一部分 国家氢路线图, 宣称绿色氢是“重要的增长机会和能源转型的关键推动者”.
绿色氢可以替代化石燃料 重工业 如钢铁生产和采矿. ANU 专家预计这也将成为澳大利亚的经济福音, 因为这里生产绿色氢并且 已导出 太阳能资源不太丰富的国家.
氢路线图的第一站之一涉及使用可扩展的制造方法最小化成本并最大化电催化剂的效率.
现在, 析氧反应 (OER) 催化剂依赖稀有且昂贵的铂族金属 (PGM). 全球的必威betway体育官网登录人员正在竞相开发更便宜的配方，以产生超高的性能.
但是，利用地球上储量丰富的金属开发催化剂面临着一系列错综复杂的挑战. 要求和变量包括电阻, 性能, 耐用性, 以及制造成本.
“多金属催化剂的结构和性能之间存在复杂的关系, 尽管已经报道了各种解释，但仍不清楚,”张博士说.
“当人们制造和测试多金属催化剂时, 其表现良好的原因可能取决于许多因素：活跃站点, 结构和形态及其错综复杂的关系, 等. 最优机制, 基于传统的反复试验, 由于可能的成分和结构多种多样，仍然难以捉摸和难以管理.”
验证新兴 OER 催化剂的有效性需要更快, 更彻底, 以及更统一的测试.
张博士, 卡拉图里博士, Catchpole 博士与阿德莱德大学的 Haobo Li 博士和 Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft 的 Karsten Reuter 教授合作，将机器学习应用于研发过程.
“我们的目标是了解有助于提高催化性能的因素并开发高效催化剂的预测描述符. 为了实现这一目标, 我们进行了模拟，为设计和制造过程提供智能指导,”张博士说.
多莫·阿里加托, 罗博托先生
本必威betway体育官网登录之前, 必威betway体育官网登录人员开发了一种由氮制成的催化剂, 铁, 和钴.
博士. 张和她的团队采用人工智能模型进行模拟实验，在无数次迭代中构建和重建新的催化剂.
“人工智能模型提出了潜在的结构和成分,”张博士说. “我们设计了一种环境溶液腐蚀方法来有效制造催化剂. 分析结果与模拟机器学习方法的预测非常吻合.”
换句话说, 机器人做对了.
“我们制造了一种特定的 OER 催化剂类型，其性能显着增强，超越了之前的报告,”张博士说.
“我们的溶液腐蚀方法既节能又适合大型电极的卷对卷制造, 使其成为绿色氢行业的诱人前景和先进制造利益.”
这项必威betway体育官网登录建立在 2022 年必威betway体育官网登录项目论文 涉及计算模拟，但没有采用人工智能.
2022 年的模拟基于密度泛函理论 (DFT)——一种用于必威betway体育官网登录多电子系统特性的量子力学建模方法. 该方法用于揭示新开发的由镍和氮制成的地球储量丰富的析氢催化剂背后的机理, 通过环保反应溅射方法, 富含氮空位.
DFT计算有助于确认氮空位的浓度并评估催化剂的耐久性.
DFT 作为数据库的基础，为 2023 年的必威betway体育官网登录训练 AI 模型.
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