Istraživački tim NIMS-a je razvio tehniku veštačke inteligencije koja je sposobna da ubrza identifikaciju materijala sa poželjnim karakteristikama. Koristeći ovu tehniku, tim je bio u mogućnosti da otkrije materijale elektroliza vodenih elektrolizera visokih performansi bez elemenata platinske grupe – supstance za koje se ranije smatralo da su neophodne u elektrolizi vode. Ovi materijali se mogu koristiti za smanjenje troškova velike proizvodnje zelenog vodonika — izvora energije sledeće generacije. Istraživanje je objavljeno u ACS Central Science.
Proizvodnja zelenog vodonika velikih razmera korišćenjem vodenih elektrolizera je održivo sredstvo za postizanje neutralnosti ugljenika. Trenutno dostupni elektrolizatori vode oslanjaju se na skupe, oskudne elemente platinske grupe kao svoje glavne komponente elektrokatalizatora da ubrzaju reakciju spore evolucije kiseonika (OER) — elektrolitičku reakciju vode koja može da proizvede vodonik.
Da bi se rešio ovaj problem, u toku su istraživanja za razvoj jeftinijih OER elektrokatalizatora bez platinske grupe, sastavljenih od relativno obilnih hemijskih elemenata kompatibilnih sa velikom proizvodnjom zelenog vodonika. Međutim, pokazalo se da je identifikovanje optimalnog hemijskog sastava takvih elektrokatalizatora iz beskonačno velikog broja mogućih kombinacija izuzetno skupo, dugotrajno i radno intenzivno.
Ovaj istraživački tim NIMS-a je nedavno razvio tehniku veštačke inteligencije koja je sposobna da precizno predvidi sastav materijala sa poželjnim karakteristikama menjanjem modela predviđanja u zavisnosti od veličine skupova podataka dostupnih za analizu.
Koristeći ovu veštačku inteligenciju, tim je uspeo da identifikuje nove, efikasne OER elektrokatalitičke materijale iz oko 3.000 kandidata materijala u samo jednom mesecu. Za referencu, procenjeno je da će za ručnu, sveobuhvatnu procenu ovih 3.000 materijala biti potrebno skoro šest godina.
Ovi novootkriveni elektrokatalitički materijali mogu se sintetizovati koristeći samo relativno jeftine i bogate metalne elemente: mangan (Mn), gvožđe (Fe), nikl (Ni), cink (Zn) i srebro (Ag). Eksperimenti su otkrili da pod određenim uslovima, ovi elektrokatalitički materijali pokazuju superiorna elektrohemijska svojstva u odnosu na rutenijum (Ru) okside—postojeći elektrokatalitički materijali sa najvećom poznatom OER aktivnošću.
U Zemljinoj kori, Ag je najmanje zastupljen element među onima koji čine novootkrivene elektrokatalitičke materijale. Međutim, njegova zastupljenost u kori je skoro 100 puta veća od Ru, što ukazuje da se ovi novi elektrokatalitički materijali mogu sintetizovati u dovoljno velikim količinama da bi se omogućila masovna proizvodnja vodonika pomoću vodenih elektrolizera.
Ovi rezultati su pokazali da se ova tehnika veštačke inteligencije može koristiti da proširi granice ljudske inteligencije i dramatično ubrza potragu za materijalima viših performansi. Koristeći ovu tehniku, tim planira da ubrza svoje napore za razvoj novih materijala – uglavnom materijala elektroliza vodenih elektroliza – kako bi se poboljšala efikasnost različitih elektrohemijskih uređaja koji doprinose neutralnosti ugljenika.
Ovaj projekat je sproveo istraživački tim NIMS-a na čelu sa Kenom Sakaušijem (glavni istraživač) i Rio Tamura (vođa tima). Ovaj rad je sproveden u saradnji sa drugim projektom pod nazivom „Potraga za katalizatorima elektrolize velike propusnosti morske vode kombinovanjem automatizovanih eksperimenata sa naukom o podacima“ u okviru misije JST-Mirai programa, „društvo sa niskim emisijama ugljenika“.
