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多倫多大學(xué)的研究人員利用人工智能為生產(chǎn)綠色氫燃料所需的一種令人興奮的新型催化劑生成了 “配方”。隨著氣候變化的影響開始在我們的日常生活中變得越來越明顯,這樣的研究可能會打開綠色氫燃料的大門,這種燃料可用于從運輸?shù)阶≌蜕虡I(yè)供暖的各個方面。
雖然制造氫燃料的整個過程相當(dāng)復(fù)雜,但也可以簡單概括。科學(xué)家們?nèi)∷⑼ㄟ^可再生能源產(chǎn)生的電流,將電流通過浸入水中的兩塊金屬電極。這些電極上涂有催化劑,加速水分解為氫氣和氧氣的過程。然后,氫氣可以被提取并用作燃料。直到現(xiàn)在,銥氧化物是唯一能夠耐受這種反應(yīng)中嚴(yán)苛酸性條件的催化劑??上В灅O為稀缺且價格昂貴,因此并不是大規(guī)模氫生產(chǎn)的可持續(xù)來源?;卺懙拇呋瘎┍茹灨S富且便宜,但在反應(yīng)過程中釕原子的過氧化會導(dǎo)致其不穩(wěn)定。因此,多倫多大學(xué)的科學(xué)家們致力于利用人工智能資源來解決這個問題。該團隊創(chuàng)建了一個AI程序,以加速尋找能夠在水分解反應(yīng)中作為催化劑的最佳合金組合。該程序通過虛擬模擬分析了36,000種不同的金屬氧化物組合。傳統(tǒng)上,這樣的搜索需要在實驗室中進行反復(fù)試驗。“我們討論的是數(shù)億甚至數(shù)十億種合金候選者,其中一個可能就是正確的答案,”開發(fā)該AI程序的團隊成員JehadAbed在有關(guān)研究的博客文章中說。在讓AI程序處理36,000種不同金屬氧化物組合后,該程序推薦了一種由釕、鉻和鈦組成的組合。隨后,Abed在實驗室測試了該程序的最佳候選者,以驗證程序的準(zhǔn)確性。接著,團隊利用薩斯喀徹溫大學(xué)的加拿大光源(CLS)幫助研究人員理解新催化劑的工作原理。可以把CLS看作是一種超強顯微鏡,利用明亮的X射線觀察我們用眼睛或普通顯微鏡無法看到的東西??茖W(xué)家們在催化劑工作分解水時,將明亮的X射線照射到新催化劑上。這使他們能夠看到催化劑中原子的排列方式以及在反應(yīng)過程中如何移動。具體來說,他們希望確保釕不會溶解,因為這通常會由于過氧化而發(fā)生。經(jīng)過這一過程,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)他們的新催化劑在防止釕溶解方面表現(xiàn)優(yōu)于其他候選者。此外,他們還觀察到該催化劑不太可能從自身結(jié)構(gòu)中分解出氧,從而有助于其更長久的使用。更重要的是,他們見證了一些令人難以置信的結(jié)果。“計算機推薦的合金在穩(wěn)定性和耐久性方面表現(xiàn)是我們基準(zhǔn)金屬的20倍,”Abed表示?!八掷m(xù)了很長時間,并且工作高效。”這項研究被認(rèn)為是一個重大成功,但科學(xué)家們認(rèn)為,在釕、鉻和鈦合金能夠用于大規(guī)模氫生產(chǎn)之前,仍然有很長的路要走。他們表示,需要大量測試以確保在現(xiàn)實世界條件下的持久性。這里的工作展示了人工智能如何為解決氣候危機周圍復(fù)雜問題提供更快速的途徑。(來源:hpcwire)
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