MIT использует ИИ для поиска катализаторов низкоэнергетического производства аммиака
Материал подготовлен искусственным интеллектом на основе нескольких источников — ссылки на оригиналы приведены ниже.
Исследователи MIT разработали метод на основе ИИ для поиска комбинаций катализаторов, способных снизить энергозатраты при электрохимическом производстве аммиака. Подход использует квантово-механические расчёты и машинное обучение для прогнозирования сплавов, преодолевающих ключевые узкие места реакции. Производство аммиака сегодня потребляет около 2% мировой энергии и даёт 1,5% выбросов парниковых газов.
Ключевые факты
- Производство аммиака потребляет около 2% мировой энергии и даёт примерно 1,5% глобальных выбросов парниковых газов.
- Около 80% из 200 миллионов тонн аммиака, производимых ежегодно в мире, идёт на азотные удобрения.
- Исследователи MIT под руководством Константина Атанитиса использовали квантово-механические расчёты и машинное обучение для прогнозирования комбинаций сплавов для электрохимического синтеза аммиака.
- Электрохимический синтез аммиака заменяет водород из ископаемого топлива, а также экстремальные температуры и давление, используемые в процессе Габера-Боша, на электричество, воду и азот.
Поиск катализаторов с помощью ИИ
Исследователи MIT разработали метод, использующий ИИ и квантово-механические расчёты для выявления комбинаций катализаторов, которые с наибольшей вероятностью снизят энергию, необходимую для электрохимического производства аммиака. Вместо синтеза и тестирования тысяч сплавов по одному исследователи используют ИИ для прогнозирования комбинаций, которые с наибольшей вероятностью снизят энергозатраты на производство аммиака. Под руководством исследователя Константина Атанитиса команда MIT использовала квантово-механические расчёты, чтобы определить, какие микроскопические свойства контролируют различные стадии реакции, а затем обучила модели машинного обучения прогнозировать, какие сплавы могут преодолеть узкие места, включая диссоциацию азота и перенос водорода. MIT сосредоточился на катализаторах из нитридов металлов, поскольку их собственный азот может участвовать в производстве аммиака, снижая часть энергии, необходимой для разрыва молекул азота из воздуха.
Проблемы электрохимического синтеза аммиака
Электрохимический синтез аммиака изучается десятилетиями как альтернатива традиционному процессу Габера-Боша. Электрохимический синтез заменяет водород из ископаемого топлива, а также экстремальные температуры и давление, используемые в процессе Габера-Боша, на электричество, воду и азот. Если это электричество поступает из низкоуглеродных источников, аммиак можно производить без природного газа или угля в качестве сырья. Электрохимическое производство аммиака остаётся слишком медленным и неэффективным, чтобы конкурировать с процессом Габера-Боша в промышленных масштабах, причём значительная часть трудностей связана с азотом. Два атома в молекуле азота удерживаются чрезвычайно прочной тройной связью, для разрыва которой требуется высокий уровень энергии, прежде чем азот сможет вступить в реакцию с образованием аммиака, по словам исследователей.
1 источник
MIT использует ИИ для поиска катализаторов низкоэнергетического производства аммиака
