ИИ ускорил поиск катализаторов для экологичного производства водорода

Ученые из Вустерского политехнического института под руководством доцента Фанглин Чэ применили искусственный интеллект для поиска катализаторов, способных сделать производство водородного топлива более экологичным и эффективным. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemical Engineering.

Команда разработала стратегию для преодоления двух ключевых проблем: высоких энергозатрат при производстве водорода и длительного поиска оптимальных катализаторов. Водород, не выделяющий CO₂ при сгорании, часто производится из ископаемого топлива, что сводит на нет его экологичность.

Альтернативный метод — разложение безуглеродного аммиака на элементы, включая водород, с помощью катализатора. Однако существующие технологии требуют высоких температур, достигаемых за счет энергии ископаемого топлива, и использования дорогого редкого металла — рутения.

Исследователи предложили использовать плазменную технологию, позволяющую проводить реакцию при более низких температурах, и заменить рутений доступными сплавами, такими как железо-медь или никель-молибден. Анализ показал, что этот метод не уступает по эффективности, но требует меньше энергии.

С помощью интерпретируемых алгоритмов машинного обучения ученые проанализировали более 3300 биметаллических сплавов и отобрали шесть перспективных кандидатов из распространенных минералов. Лабораторные испытания подтвердили эффективность четырех из них.

Новый подход может сделать производство водорода более дешевым и чистым. Благодаря легкости хранения и транспортировки аммиака, технология также позволяет организовать локальное производство водорода на судах для питания водородных топливных элементов.

«Публикация в Nature Chemical Engineering — важная веха для нашей лаборатории. Мы добиваемся значительного прогресса в использовании вычислительных и ИИ-технологий для повышения энергоэффективности и экологичности химических процессов», — заявила Фанглин Чэ.

Экспериментальную проверку провели исследователи из Технологического университета Даляня (Китай), а экономический и экологический анализ выполнили в Северо-Восточном университете.