ИИ помог создать дешевые катализаторы на основе железа

Ученые нашли шесть составов с фтором, которые превосходят исходные образцы. Это позволит создавать более дешевые и эффективные источники энергии.

Подобрать лучшие модификации для катализаторов Fe‑NC традиционными методами проб и ошибок очень сложно из‑за огромного числа вариантов

Источник: Freepik

Топливные элементы — это устройства, которые превращают энергию в электричество и могут помочь перейти к чистой энергетике. Но их сложно внедрять: на катоде медленно идет важная реакция восстановления кислорода. Обычно для ее ускорения используют катализаторы с платиной, которые хорошо работают, но дороги и быстро портятся.

Ученые из Китая попробовали найти более доступную замену платине — катализаторы на основе железа (Fe‑NC). Подобрать для них лучшие добавки непросто: вариантов слишком много. Чтобы справиться с задачей, исследователи объединили компьютерное моделирование и машинное обучение. Они создали 158 моделей катализаторов и проверили особую стратегию: одновременно меняли состав внутри структуры и добавляли особые элементы сверху.

Схематический обзор стратегий модификации Fe–N–C катализаторов и алгоритма машинного обучения для оценки характеристик катализаторов

Источник: Шанхайский университет Цзяотун

Оказалось, что добавки сверху (аксиальные лиганды) работают лучше, чем замена атомов внутри. Особенно хорошо себя показал фтор: из‑за своих свойств он помогает реакции идти быстрее. С помощью машинного обучения ученые проанализировали сотни вариантов и нашли шесть перспективных составов с фтором, которые справляются с реакцией лучше исходного образца.

Такой подход — сочетание расчетов и искусственного интеллекта — помогает быстрее находить удачные решения. В будущем это позволит создавать более дешевые и эффективные топливные элементы.

Ранее Наука Mail рассказывала о том, что медный катализатор превращает углекислый газ в полезное топливо.