Команда вчених-матеріалознавців і фахівців з інформатики з Sandia National Laboratories витратила понад рік на створення 12 нових сплавів і моделювання ще сотень комбінацій, які демонструють, як машинне навчання може допомогти прискорити майбутнє водневої енергетики, спрощуючи інфраструктуру для споживачів.
«Існує багата історія досліджень зі зберігання водню і база даних термодинамічних величин, що описують взаємодію водню з різними матеріалами», - сказав один з розробників Метью Уітман. «Маючи цю існуючу базу даних, набір інструментів машинного навчання та інших обчислювальних інструментів, а також сучасні експериментальні можливості, ми зібрали міжнародну групу співпраці, щоб об'єднати зусилля. Ми продемонстрували, що методи машинного навчання дійсно можуть моделювати фізику і хімію складних явищ, які відбуваються при взаємодії водню з металами ».
Можливість моделювання на основі даних для прогнозування термодинамічних властивостей може швидко збільшити швидкість дослідження. Фактично, після створення та навчання такі моделі машинного навчання запускаються всього за кілька секунд і, отже, можуть швидко перевіряти нові хімічні сполуки: в даному випадку 600 матеріалів, перспективних для зберігання і передачі водню.
Команда також знайшла дещо ще в своїй роботі - результати, які можуть мати драматичні наслідки для маломасштабного виробництва водню на заправних станціях водневих паливних елементів.
«Ці гідриди високоентропійних сплавів можуть забезпечити природне каскадне стиснення водню, коли він рухається через різні матеріали», - розповідають дослідники, нагадуючи, що стиснення водню традиційно здійснюється за допомогою механічного процесу.
Вони описують будівництво резервуара для зберігання з декількома шарами цих різних сплавів. Коли водень закачується в резервуар, перший шар стискає газ в міру його проходження через матеріал. Другий шар стискає його ще більше і так далі через всі шари різних сплавів, природним чином роблячи водень придатним для використання в двигунах, виробляють електрику.
Водень, вироблений в атмосферних умовах на рівні моря, має тиск близько 1 бару - метрична одиниця виміру тиску. Щоб водень приводив в дію транспортний засіб або будь-якої іншої двигун від паливного елемента, він повинен бути стиснутий до набагато більш високого тиску. Наприклад, водень на станції зарядки паливних елементів повинен мати тиск 800 бар або вище, щоб його можна було подавати як водень під тиском 700 бар в автомобілі, що працюють на паливних елементах.
«У міру того, як водень переміщається через ці шари, він стає все більш і більш стислим без будь-яких механічних зусиль», - пояснив Ставила. «Теоретично можна було закачати 1 бар водню і отримати 800 бар - тиск, необхідний для водневих зарядних станцій».
