NIMS 研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種人工智能技術(shù)，能夠加快識別具有所需特性的材料。利用這項(xiàng)技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)能夠發(fā)現(xiàn)不含鉑族元素的高性能水電解電極材料，鉑族元素以前被認(rèn)為是水電解中不可或缺的物質(zhì)。這些材料可用于降低大規(guī)模生產(chǎn)綠色氫(下一代能源)的成本。

利用水電解槽大規(guī)模生產(chǎn)綠色氫氣是實(shí)現(xiàn)碳中和的可行手段。目前可用的水電解槽依靠昂貴且稀缺的鉑族元素作為主要電催化劑成分來加速緩慢析氧反應(yīng)(OER)——一種可以產(chǎn)生氫氣的電解水反應(yīng)。為了解決這個(gè)問題，人們正在研究開發(fā)不含鉑族、更便宜的 OER 電催化劑，該催化劑由相對豐富的化學(xué)元素組成，適合大規(guī)模綠色氫氣生產(chǎn)。然而，從無數(shù)可能的組合中確定此類電催化劑的最佳化學(xué)成分是非常昂貴、耗時(shí)和勞動(dòng)密集型的。

NIMS 研究團(tuán)隊(duì)最近開發(fā)了一種人工智能技術(shù)，能夠根據(jù)可分析數(shù)據(jù)集的大小切換預(yù)測模型，準(zhǔn)確預(yù)測具有所需特性的材料成分。利用這種人工智能，該團(tuán)隊(duì)能夠在短短一個(gè)月內(nèi)從約 3,000 種候選材料中識別出新的、有效的 OER 電催化材料。作為參考，對這 3000 份材料進(jìn)行手工綜合評估估計(jì)需要近六年的時(shí)間。這些新發(fā)現(xiàn)的電催化材料只需使用相對便宜且豐富的金屬元素即可合成：錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鋅(Zn)和銀(Ag)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，這些電催化材料表現(xiàn)出優(yōu)于釕(Ru)氧化物的電化學(xué)性能，而釕氧化物是已知具有最高OER活性的現(xiàn)有電催化材料。在地殼中，銀是新發(fā)現(xiàn)的電催化材料中含量最少的元素。然而，它的地殼豐度幾乎是Ru的100倍，這表明這些新的電催化材料可以足夠大量地合成，從而能夠使用水電解槽大規(guī)模生產(chǎn)氫氣。

這些結(jié)果表明，這種人工智能技術(shù)可用于擴(kuò)展人類智能的極限，并極大地加速對更高性能材料的搜索。該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃利用該技術(shù)加快開發(fā)新材料(主要是水電解槽電極材料)，以提高各種有助于碳中和的電化學(xué)裝置的效率。

該項(xiàng)目由 Ken Sakaushi(首席研究員)和 Ryo Tamura(團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人)領(lǐng)導(dǎo)的 NIMS 研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行。這項(xiàng)工作是與 JST-Mirai 計(jì)劃任務(wù)領(lǐng)域“低碳社會”下的另一個(gè)項(xiàng)目“通過自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)科學(xué)相結(jié)合，高通量搜索海水電解催化劑”(撥款號：JPMJMI21EA)聯(lián)合進(jìn)行的。