Обнаружение новых пористых материалов может привести к созданию более эффективных и надежных систем хранения энергии на основе магния и других доступных элементов.
Ученые из Технологического университета штата Нью-Джерси (NJIT) решили важную задачу будущего хранения энергии — поиск доступной и экологически безопасной альтернативы традиционным литий-ионным батареям, сообщает ScienceDaily.
Специалисты использовали генеративные алгоритмы искусственного интеллекта для выявления принципиально новых материалов, которые могут изменить рынок аккумуляторов с многовалентными ионами. В таких устройствах применяются широко доступные элементы, такие как магний, кальций, алюминий и цинк. Эти материалы представляют собой экономически выгодную альтернативу дефицитным литий-ионным аккумуляторам.
Многовалентные батареи отличаются от обычных литий-ионных тем, что они основаны на элементах, чьи ионы имеют два или три положительных заряда. Это позволяет таким батареям запасать значительно больше энергии. Однако возникает и сложность: большие размеры заряженных частиц затрудняют размещение этих элементов в материалах аккумуляторов.
Ранее основным препятствием являлся огромный массив потенциальных вариантов химического состава, каждый из которых нужно было проверять вручную, что замедляло развитие. Команда NJIT предложила новый подход, объединив две системы искусственного интеллекта: автокодировщик на основе кристаллической диффузии (CDVAE) и оптимизированную языковую модель (LLM). Автокодировщик CDVAE обучился анализировать базы данных существующих кристаллических структур, предлагая оригинальные варианты материалов с широким набором свойств. Языковая модель LLM занималась отбором наиболее стабильных материалов, подходящих для промышленного производства.
Благодаря современным технологиям ученые смогли исследовать тысячи ранее неизвестных кристаллических соединений, открыв таким образом пять уникальных пористых оксидных структур переходных металлов, обладающих высокой пропускной способностью для объемных многовалентных ионов. Эксперты подтвердили работоспособность предложенных вариантов с помощью методов квантово-механического моделирования и анализа устойчивости.
«Речь идет не только о создании новых материалов для аккумуляторов — речь идет о разработке быстрого и масштабируемого метода исследования любых передовых материалов — от электроники до решений в области чистой энергии — без многочисленных проб и ошибок», — отмечают авторы исследования. Они планируют наладить сотрудничество с лабораториями, занимающимися экспериментальной проверкой синтетических материалов, созданных искусственным интеллектом. Такой подход обеспечит дальнейшее развитие разработок в направлении создания коммерчески жизнеспособных многовалентных ионных батарей.
Тем временем в России вдвое ускорили производство биотоплива из рапсового масла.
Фото: hi-tech.mail.ru