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來自桑迪亞國家實驗室的材料科學(xué)家和計算機(jī)科學(xué)家團(tuán)隊與一些國際研究人員合作，在一年多的時間里創(chuàng)造了12種新合金——并模擬了數(shù)百種合金。
該研究展示了機(jī)器學(xué)習(xí)如何通過簡單地為消費者創(chuàng)建氫基礎(chǔ)設(shè)施來幫助加速氫能的未來發(fā)展。
Mark Allendorf、Vitalie Stavila、Sapan Agarwal 和 Matthew Witman 是 Sandia 團(tuán)隊的成員，他們與來自瑞典 ?ngstr?m 實驗室和英國諾丁漢大學(xué)的科學(xué)家一起撰寫了一篇論文，描述了這種新方法。
在儲氫研究和描述氫與不同材料相互作用的熱力學(xué)
Matthew Witman，桑迪亞國家實驗室
“我們證明機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)確實可以模擬氫與金屬相互作用時發(fā)生的復(fù)雜現(xiàn)象的物理和化學(xué)，”Wittman 補(bǔ)充道。
用于估計熱力學(xué)特性的數(shù)據(jù)驅(qū)動建模功能可以快速提高研究速度。
在構(gòu)建和訓(xùn)練此類機(jī)器學(xué)習(xí)模型時，它們可以在幾秒鐘內(nèi)執(zhí)行，因此可以快速篩選新的化學(xué)空間：在這項研究中，600 種材料具有儲存和運輸氫的潛力。
這僅在18個月內(nèi)完成，如果沒有機(jī)器學(xué)習(xí)，可能需要幾年時間，當(dāng)您考慮到歷史上材料從實驗室發(fā)現(xiàn)到商業(yè)化需要大約20年的時間時，這是一個大問題。
Mark Allendorf，桑迪亞國家實驗室
改變氫能儲存的潛力
研究人員在他們的研究中還發(fā)現(xiàn)了一些其他的東西——這些結(jié)果對氫燃料電池加氣站的小規(guī)模制氫產(chǎn)生了重大影響。
“當(dāng)氫氣通過不同材料時，這些高熵合金氫化物可以實現(xiàn)自然級聯(lián)壓縮，”斯塔維拉說，并補(bǔ)充說氫氣壓縮通常是通過機(jī)械過程完成的。
Stavila解釋了如何使用這些不同的合金層來建造儲罐，將氫氣泵入儲罐后，氣體在通過材料時被第一層壓縮。
它被第二層進(jìn)一步壓縮，并被不同合金的所有層壓縮，這自然允許氫氣用于產(chǎn)生電力的電動機(jī)。
在海平面大氣條件下產(chǎn)生的氫氣壓力約為1巴——公制壓力單位。為了使用氫氣為燃料電池汽車或任何其他發(fā)動機(jī)提供動力，它應(yīng)該被加壓或壓縮到相當(dāng)高的壓力。
例如，燃料電池充電站的氫氣應(yīng)具有800巴或更高的壓力，以便將其作為700巴的氫氣分配給燃料電池氫動力汽車。
隨著氫通過這些層，它在沒有機(jī)械作用的情況下變得越來越加壓。理論上，您可以泵送1巴的氫氣并排放800巴——氫氣充電站所需的壓力。
Vitalie Stavila，桑迪亞國家實驗室
研究人員一直在不斷改進(jìn)模型。然而，由于該數(shù)據(jù)庫已通過能源部公開，一旦更好地理解該方法，機(jī)器學(xué)習(xí)的使用可能會促進(jìn)材料科學(xué)等各個領(lǐng)域的重大進(jìn)步，Agarwal 指出。
這項研究由美國能源部氫和燃料電池技術(shù)辦公室、能源效率和可再生能源辦公室以及桑迪亞實驗室指導(dǎo)的研究和開發(fā)計劃資助。
