据国外媒体报道，桑迪亚国家实验室的研究人员和国际合作伙伴通过使用包括可解释机器学习模型在内的计算方法，开发出了一种新型高熵合金，不仅具有良好的储氢性能，而且可以在实验室中直接合成和验证。
针对特定用例优化的固体储氢材料可能是氢经济转型的关键推动者。然而，这么多年来，新氢化材料的开发一直是由化学直觉或实验试错驱动的手工过程。数据驱动的材料发现范式为传统方法提供了一种替代方案，在传统方法中，机器/统计学习(ML)模型用于有效地筛选材料以获得所需的特征，并显著减少了昂贵/耗时的第一原理建模和实验验证的范围。
(来源:桑迪亚国家实验室)
桑迪亚的团队成员包括维塔利·斯塔维拉、马克·艾伦多夫、马修·威特玛和萨潘·阿加瓦尔。威特曼说:“我们特别关注一种相对较新的储氢材料，即高熵合金(HEA)氢化物。其巨大的组成空间和无序的局部结构需要一种不依赖于精确晶体结构的数据驱动方法来预测性能。我们的ML模型可以在大的HEA空间中快速筛选氢化物稳定性，并允许基于目标热力学性质和二级标准(如合金相稳定性和密度)进行选择，以进行实验室验证。”
他还说:“人们对储氢和氢与不同物质相互作用的热力学值数据库做了大量的研究。凭借现有的数据库、各种机器学习等计算工具和最先进的实验能力，我们成立了国际合作小组，共同开展这项工作。我们已经证明，机器学习技术确实可以模拟氢与金属相互作用时发生的复杂物理和化学现象。”
通过数据驱动建模预测热力学特性，可以快速提高研究速度。这种机器学习模型构建和训练成功后，只需要几秒钟就可以执行，因此可以快速筛选新的化学空间:在这种情况下，600种材料显示了储氢和传输的可能性。
马克·艾伦多夫(Mark Allendorf)说:“完成这个项目只需要18个月。而没有机器学习，可能需要几年时间。此前，从实验室发现材料到商业化大约需要20年时间，因此这一发现非常重要。”
斯塔维拉说，研究小组还发现，当氢气穿过不同材料时，这些高熵合金氢化物可以实现自然级联压缩。传统上，压缩氢气是通过机械过程完成的。这一发现可能会对氢燃料电池加气站的小规模制氢产生巨大影响。
海平面大气条件下产生的氢气压力约为1巴。燃料电池充电站中的氢气必须具有800巴或更高的压力，使得它可以作为700巴的氢气被分配到燃料电池氢车辆。
斯塔维拉描述了一种由多层不同合金制成的储罐。当氢气被泵入罐中时，第一层在气体通过材料时压缩气体。第二层通过不同合金的所有层进一步压缩气体，等等。
维塔利·斯塔维拉(Vitalie Stavila)说:“当氢气穿过这些金属层时，它会在没有机械作用的情况下逐渐增压。理论上，你可以泵入1巴氢气，排出800巴，这是氢气充电站所需的压力。”Agarwal表示，该团队仍在改进模型，但由于该数据库已被能源部公开，一旦它被更好地理解，机器学习可能有助于在材料科学等许多领域取得突破。据国外媒体报道，桑迪亚国家实验室的研究人员和国际合作伙伴通过使用包括可解释机器学习模型在内的计算方法，开发出了一种新型高熵合金，不仅具有良好的储氢性能，而且可以在实验室中直接合成和验证。
针对特定用例优化的固体储氢材料可能是氢经济转型的关键推动者。然而，这么多年来，新氢化材料的开发一直是一个手工过程…通过化学直觉或实验试错法。数据驱动的材料发现范式为传统方法提供了一种替代方案，在传统方法中，机器/统计学习(ML)模型用于有效地筛选材料以获得所需的特征，并显著减少了昂贵/耗时的第一原理建模和实验验证的范围。
(来源:桑迪亚国家实验室)
桑迪亚的团队成员包括维塔利·斯塔维拉、马克·艾伦多夫、马修·威特玛和萨潘·阿加瓦尔。威特曼说:“我们特别关注一种相对较新的储氢材料，即高熵合金(HEA)氢化物。其巨大的组成空间和无序的局部结构需要一种不依赖于精确晶体结构的数据驱动方法来预测性能。我们的ML模型可以在一个大的HEA空间中快速筛选氢化物稳定性，并允许基于目标热力学性质和二级标准(如合金相稳定性和密度)进行选择，以进行实验室验证。”
他还说:“人们对储氢和氢与不同物质相互作用的热力学值数据库做了大量的研究。凭借现有的数据库、各种机器学习等计算工具和最先进的实验能力，我们成立了国际合作小组，共同开展这项工作。我们已经证明，机器学习技术确实可以模拟氢与金属相互作用时发生的复杂物理和化学现象。”
通过数据驱动建模预测热力学特性，可以快速提高研究速度。这种机器学习模型构建和训练成功后，只需要几秒钟就可以执行，因此可以快速筛选新的化学空间:在这种情况下，600种材料显示了储氢和传输的可能性。
马克·艾伦多夫(Mark Allendorf)说:“完成这个项目只需要18个月。而没有机器学习，可能需要几年时间。此前，从实验室发现材料到商业化大约需要20年时间，因此这一发现非常重要。”
斯塔维拉说，研究小组还发现，当氢气穿过不同材料时，这些高熵合金氢化物可以实现自然级联压缩。传统上，压缩氢气是通过机械过程完成的。这一发现可能会对氢燃料电池加气站的小规模制氢产生巨大影响。
海平面大气条件下产生的氢气压力约为1巴。燃料电池充电站中的氢气必须具有800巴或更高的压力，使得它可以作为700巴的氢气被分配到燃料电池氢车辆。
斯塔维拉描述了一种由多层不同合金制成的储罐。当氢气被泵入罐中时，第一层在气体通过材料时压缩气体。第二层通过不同合金的所有层进一步压缩气体，等等。
维塔利·斯塔维拉(Vitalie Stavila)说:“当氢气穿过这些金属层时，它会在没有机械作用的情况下逐渐增压。理论上，你可以泵入1巴氢气，排出800巴，这是氢气充电站所需的压力。”Agarwal表示，该团队仍在改进模型，但由于该数据库已被能源部公开，一旦它被更好地理解，机器学习可能有助于在材料科学等许多领域取得突破。
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