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桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)由材料科學(xué)家和計(jì)算機(jī)科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)，與一些國(guó)際合作伙伴，花了一年多的時(shí)間創(chuàng)造了12種新合金，并建模了數(shù)百種新合金，這證明了機(jī)器學(xué)習(xí)如何有助于加速未來(lái)的發(fā)展通過(guò)讓消費(fèi)者更容易地創(chuàng)建氫基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)獲得氫能源。
Vitalie Stavila, Mark Allendorf,Matthew Witman和Sapan Agarwal是Sandia團(tuán)隊(duì)的成員，他們與瑞典Angstrom實(shí)驗(yàn)室和英國(guó)諾丁漢大學(xué)的研究人員一起發(fā)表了一篇論文，詳細(xì)介紹了他們的方法。
“在儲(chǔ)氫研究方面有著悠久的歷史，并且有一個(gè)描述氫與不同材料相互作用的熱力學(xué)值的數(shù)據(jù)庫(kù)，”威特曼說(shuō)。“有了現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)、各種機(jī)器學(xué)習(xí)和其他計(jì)算工具，以及最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ覀冞M(jìn)行了國(guó)際合作在這一努力中聯(lián)合力量。我們證明，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)確實(shí)可以模擬氫與金屬相互作用時(shí)發(fā)生的復(fù)雜現(xiàn)象的物理和化學(xué)現(xiàn)象。”
擁有數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的建模能力來(lái)預(yù)測(cè)熱力學(xué)性質(zhì)可以迅速提高研究速度。事實(shí)上,一旦構(gòu)建和訓(xùn)練這樣的機(jī)器學(xué)習(xí)模型只需要幾秒鐘的時(shí)間就可以執(zhí)行，因此可以快速篩選新的化學(xué)空間:在這種情況下，600種材料顯示出了氫存儲(chǔ)和傳輸?shù)那熬啊?/span>
“這僅僅用了18個(gè)月就完成了，”阿倫多夫說(shuō)。如果沒(méi)有機(jī)器學(xué)習(xí)，這可能需要幾年的時(shí)間。考慮到從歷史上看，一種材料從實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)到商業(yè)化大約需要20年的時(shí)間，這是很重要的。”
改變氫能儲(chǔ)存的潛力該團(tuán)隊(duì)還在他們的工作成果中發(fā)現(xiàn)了其他一些東西，這些結(jié)果對(duì)氫燃料電池加氣站的小規(guī)模產(chǎn)氫具有重大意義。
Stavila說(shuō):“這些高熵合金氫化物可以使氫在不同材料中流動(dòng)時(shí)進(jìn)行自然級(jí)聯(lián)壓縮。”他補(bǔ)充說(shuō)，壓縮氫傳統(tǒng)上是通過(guò)機(jī)械過(guò)程完成的。
他描述了用這些不同的合金多層堆砌一個(gè)儲(chǔ)存罐的過(guò)程。當(dāng)氫氣被泵入燃料箱時(shí)，第一層壓縮氣體，使其在材料中流動(dòng)。第二層將其進(jìn)一步壓縮，以此類推，通過(guò)所有不同的合金層，自然地使氫可以用于發(fā)電的發(fā)動(dòng)機(jī)。
在海平面的大氣條件下產(chǎn)生的氫的壓力約為1巴——壓力的公制單位。氫燃料電池為汽車或其他發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，這是必須的壓縮到更高的壓力。例如,燃料電池充電站的氫必須有800巴或更高的壓力，這樣它才能作為700巴的氫分配到燃料電池氫汽車中。
“隨著氫穿過(guò)這些層，它變得越來(lái)越多沒(méi)有機(jī)械的壓力，”Stavila解釋道。“你可以從理論上講，泵入1巴的氫氣可以得到800巴的氫氣——這是氫氣充電站所需要的壓力。”
阿加瓦爾說(shuō)，該團(tuán)隊(duì)仍在改進(jìn)模型，但由于數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)通過(guò)能源部公開(kāi)，一旦對(duì)該方法有了更好的理解，使用機(jī)器學(xué)習(xí)可能會(huì)在包括材料科學(xué)在內(nèi)的眾多領(lǐng)域取得突破。
摘譯自：energy metal news.
