蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Sandia National Laboratories）的研究人員和國(guó)際伙伴采用包括可解釋的機(jī)器學(xué)習(xí)模型在內(nèi)的計(jì)算方法，開發(fā)出新型高熵合金，不僅具有較好儲(chǔ)氫性能，且可直接在實(shí)驗(yàn)室合成和驗(yàn)證。

針對(duì)特定用例優(yōu)化的固態(tài)儲(chǔ)氫材料可能是氫經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵促進(jìn)因素。然而，這么多年來，開發(fā)新型氫化材料一直是由化學(xué)直覺或?qū)嶒?yàn)試錯(cuò)驅(qū)動(dòng)的手動(dòng)過程。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)材料的發(fā)現(xiàn)范式提供了傳統(tǒng)方法的替代方案，其中機(jī)器/統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)（ML）模型用于有效篩選材料以獲得所需特性，并顯著縮小昂貴/耗時(shí)的第一性原理建模和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的范圍。

（圖片來源：桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）

桑迪亞團(tuán)隊(duì)成員有Vitalie Stavila、Mark Allendorf、Matthew Witma和Sapan Agarwal。Witman表示：“我們特別關(guān)注一類相對(duì)較新的儲(chǔ)氫材料，即高熵合金（HEA）氫化物，其巨大的組合成分空間和局部結(jié)構(gòu)無序需要一種不依賴于精確晶體結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法來進(jìn)行性能預(yù)測(cè)。我們的ML模型可快速篩選大型HEA空間內(nèi)的氫化物穩(wěn)定性，并允許根據(jù)目標(biāo)熱力學(xué)特性和次要標(biāo)準(zhǔn)（例如合金相穩(wěn)定性和密度）進(jìn)行選擇以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證?！?/p>

他還稱：“人們已經(jīng)對(duì)儲(chǔ)氫研究，以及氫與不同材料相互作用的熱力學(xué)值數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了大量研究。憑借現(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覀兘M建了一個(gè)國(guó)際合作小組，共同開展這項(xiàng)工作。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)雜物理和化學(xué)現(xiàn)象?！?/p>

通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的建模來預(yù)測(cè)熱力學(xué)特性可以迅速提高研究速度。這種機(jī)器學(xué)習(xí)模型成功構(gòu)建和訓(xùn)練后，只需幾秒鐘即可執(zhí)行，因此可以快速篩選新的化學(xué)空間：在這種情況下，有600種材料顯示出氫儲(chǔ)存和傳輸?shù)目赡堋?/p>

Mark Allendorf稱：“僅需18個(gè)月，該項(xiàng)目就可以完成。而如果沒有機(jī)器學(xué)習(xí)，它可能需要幾年時(shí)間。之前，將材料從實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)到實(shí)現(xiàn)商業(yè)化大約需20年的時(shí)間時(shí)，因此這一發(fā)現(xiàn)非常重要?！?/p>

Stavila稱該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，這些高熵合金氫化物可以在氫通過不同材料時(shí)實(shí)現(xiàn)自然級(jí)聯(lián)壓縮。而傳統(tǒng)上壓縮氫氣是通過機(jī)械過程完成的。這一發(fā)現(xiàn)可能對(duì)氫燃料電池加氣站的小規(guī)模制氫產(chǎn)生重大影響。

在海平面大氣條件下產(chǎn)生的氫氣的壓力約為1巴。燃料電池充電站的氫氣必須具有800巴或更高的壓力，以便可以將其作為700巴的氫氣分配到燃料電池氫汽車中。

Stavila對(duì)一個(gè)采用多層不同合金的儲(chǔ)罐進(jìn)行了描述。當(dāng)氫氣被泵入罐中時(shí)，第一層會(huì)在氣體通過材料時(shí)對(duì)其進(jìn)行壓縮。第二層通過不同合金的所有層進(jìn)一步壓縮氣體，依此類推。

Vitalie Stavila表示：“當(dāng)氫氣通過這些金屬層時(shí)，它會(huì)在沒有機(jī)械作用的情況下逐漸增壓。理論上，您可以泵入1巴的氫氣并排出800巴，而這也是氫氣充電站所需的壓力?！盇garwal稱，該團(tuán)隊(duì)仍在完善模型，但由于該數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)通過能源部公開，一旦獲得更好的理解，機(jī)器學(xué)習(xí)可能幫助材料科學(xué)等眾多領(lǐng)域取得突破。

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