Yüksek hızlı alaşım oluşturma, hidrojenin geleceğinde devrim yaratabilir

0
33

Sandia Ulusal Laboratuvarlarından araştırmacılar ve uluslararası işbirlikçiler, çekici hidrojen depolama özellikleri ve doğrudan laboratuvar sentezi ve doğrulaması ile yeni yüksek entropi alaşımlarını aydınlatmak için açıklanabilir makine öğrenimi modelleri dahil olmak üzere hesaplama yaklaşımlarını kullandılar. Kredi bilgileri: Matthew Witman

Sandia Ulusal Laboratuarları malzeme bilimcileri ve bilgisayar bilimcilerinden oluşan bir ekip, bazı uluslararası işbirlikçileri ile birlikte, makine öğreniminin hidrojen enerjisinin geleceğini kolaylaştırarak hızlandırmaya nasıl yardımcı olabileceğini gösteren 12 yeni alaşım oluşturmak ve yüzlercesini modellemek için bir yıldan fazla zaman harcadı. tüketiciler için hidrojen altyapısı oluşturmak.

Vitalie Stavila, Mark Allendorf, Matthew Witman ve Sapan Agarwal, İsveç’teki Ångström Laboratuvarı ve Birleşik Krallık’taki Nottingham Üniversitesi’nden araştırmacılarla birlikte yaklaşımını detaylandıran bir makale yayınlayan Sandia ekibinin bir parçası.

Witman, “Hidrojen depolama araştırmalarında zengin bir tarih ve farklı malzemelerle hidrojen etkileşimlerini tanımlayan bir termodinamik değerler veritabanı var.” Dedi. “Bu mevcut veritabanı, çeşitli makine öğrenimi ve diğer hesaplama araçları ve son teknoloji deneysel yeteneklerle, bu çabada güçlerimizi birleştirmek için uluslararası bir işbirliği grubu oluşturduk. Makine öğrenimi tekniklerinin gerçekten de hidrojen metallerle etkileşime girdiğinde ortaya çıkan karmaşık olayların fiziği ve kimyası.”

Termodinamik özellikleri tahmin etmek için veriye dayalı modelleme yeteneğine sahip olmak, araştırma hızını hızla artırabilir. Aslında, bir kez oluşturulduğunda ve eğitildikten sonra, bu tür makine öğrenimi modellerinin yürütülmesi yalnızca saniyeler alır ve bu nedenle yeni kimyasal alanları hızla tarayabilir: Bu durumda hidrojen depolama ve iletimi için umut vaat eden 600 malzeme.

Allendorf, “Bu sadece 18 ayda gerçekleştirildi.” Dedi. “Makine öğrenimi olmadan birkaç yıl sürebilirdi. Bir malzemeyi laboratuvar keşfinden ticarileştirmeye götürmenin tarihsel olarak 20 yıl gibi bir süre aldığını düşündüğünüzde bu büyük bir rakam.”

Hidrojen enerji depolamasını değiştirme potansiyeli

Ekip ayrıca çalışmalarında başka bir şey daha buldu – hidrojen yakıt hücresi dolum istasyonlarında küçük ölçekli hidrojen üretimi için dramatik etkileri olan sonuçlar.

Stavila, “Bu yüksek entropi alaşımlı hidritler, farklı malzemeler arasında hareket ederken hidrojenin doğal bir kademeli sıkıştırmasını sağlayabilir,” dedi ve hidrojenin sıkıştırılmasının geleneksel olarak mekanik bir işlemle yapıldığını da sözlerine ekledi.

Bu farklı alaşımlardan oluşan çok katmanlı bir depolama tankı inşa etmeyi anlatıyor. Hidrojen tanka pompalanırken, ilk katman gazı malzeme içinde hareket ederken sıkıştırır. İkinci katman, hidrojeni doğal olarak elektrik üreten motorlarda kullanılabilir hale getirerek, farklı alaşımların tüm katmanları boyunca onu daha da sıkıştırır ve böyle devam eder.

Deniz seviyesinde atmosferik koşullar altında üretilen hidrojen, yaklaşık 1 bar’lık bir basınca sahiptir – metrik basınç birimi. Hidrojenin bir yakıt hücresinden bir araca veya başka bir motora güç vermesi için, çok daha yüksek bir basınca basınçlandırılması – sıkıştırılması – gerekir. Örneğin, bir yakıt hücresi şarj istasyonundaki hidrojen, yakıt hücreli hidrojen araçlarına 700 bar hidrojen olarak dağıtılabilmesi için 800 bar veya daha yüksek bir basınca sahip olmalıdır.

Stavila, “Hidrojen bu katmanlar arasında hareket ettikçe, mekanik bir çaba olmaksızın giderek daha fazla basınç altında kalıyor” dedi. “Teorik olarak 1 bar hidrojen pompalayabilir ve 800 bar alabilirsiniz – hidrojen şarj istasyonları için gereken basınç.”

Ekip hala modeli geliştiriyor, ancak veritabanı Enerji Bakanlığı aracılığıyla zaten halka açık olduğundan, yöntem daha iyi anlaşıldığında, makine öğreniminin kullanılması malzeme bilimi de dahil olmak üzere sayısız alanda atılımlara yol açabilir, dedi Agarwal.

Bir çarpışma sırasında bir hidrojen tankına ne olur? Daha fazla bilgi: Matthew Witman ve diğerleri, Hedeflenen Termodinamik Stabilite ile Yüksek Entropi Alaşımlı Hidrürlerin Veriye Dayalı Keşfi ve Sentezi, Malzeme Kimyası (2021). DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c00647 Sandia Ulusal Laboratuvarları tarafından sağlanmıştır

Alıntı: Yüksek hızlı alaşım oluşturma, hidrojenin geleceğinde devrim yaratabilir (2021, 20 Eylül) 20 Eylül 2021’de https://techxplore.com/news/2021-09-high-speed-alloy-creation-revolutionize-hydrogen.html adresinden alınmıştır.

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir kısmı çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı verilmiştir.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz