Un equipo de investigación de NIMS ha desarrollado una técnica de inteligencia artificial (IA) para desarrollar la producción de hidrógeno. Se busca de agilizar la identificación de materiales con características deseables. Mediante esta técnica, lograron descubrir materiales de electrodos para electrolizadores de agua de alto rendimiento sin elementos del grupo del platino. Estos dispositivos están considerados indispensables en los electrolizadores de hidrógeno. Estos materiales podrían reducir los costes de producción a gran escala de hidrógeno verde, una fuente de energía de próxima generación. La investigación fue publicada en ACS Central Science.

La producción a gran escala de hidrógeno verde mediante electrolizadores de agua es un medio viable para lograr la neutralidad de carbono. Los electrolizadores de agua actuales dependen de elementos caros y escasos del grupo del platino como sus principales componentes electrocatalíticos para acelerar la lenta reacción de evolución de oxígeno (OER, por sus siglas en inglés), una reacción electrolítica del agua que puede producir hidrógeno.

Para abordar este problema, se está investigando el desarrollo de electrocatalizadores OER sin platino, más económicos, compuestos por elementos químicos relativamente abundantes y compatibles con la producción a gran escala de hidrógeno verde. Sin embargo, identificar las composiciones químicas óptimas de tales electrocatalizadores entre un número infinito de posibles combinaciones resultaba enormemente costeso, lento y laborioso.

La producción de hidrógeno empleando inteligencia artificial

Este equipo de investigación de NIMS recientemente desarrolló una técnica de IA. Esta es capaz de predecir con precisión las composiciones de materiales con características deseables. Lo logra al cambiar modelos de predicción según el tamaño de los conjuntos de datos disponibles para el análisis.

Utilizando esta IA, el equipo pudo identificar nuevos materiales electrocatalíticos OER efectivos de entre aproximadamente 3000 materiales candidatos en tan solo un mes. Como referencia, se estimó que la evaluación manual y exhaustiva de estos 3000 materiales llevaría casi seis años.

Estos nuevos materiales electrocatalíticos descubiertos pueden sintetizarse utilizando solo elementos metálicos relativamente baratos y abundantes: manganeso (Mn), hierro (Fe), níquel (Ni), zinc (Zn) y plata (Ag). Experimentos demostraron que, bajo ciertas condiciones, estos materiales electrocatalíticos exhiben propiedades electroquímicas superiores a los óxidos de rutenio (Ru). Estos son los materiales electrocatalíticos existentes con la mayor actividad OER conocida.

Aunque en la corteza terrestre la plata es el elemento menos abundante entre los que constituyen los nuevos materiales electrocatalíticos, su abundancia crustal es casi 100 veces la de Ru. Esto indica que estos nuevos materiales electrocatalíticos pueden sintetizarse en cantidades suficientemente grandes. Lo suficiente como para posibilitar la producción masiva de hidrógeno mediante electrolizadores.

Estos resultados demostraron que esta técnica de IA podría usarse para ampliar los límites de la inteligencia humana. De esta forma, se puede acelerar drásticamente la búsqueda de materiales de mayor rendimiento. Utilizando la técnica, el equipo planea agilizar sus esfuerzos para desarrollar nuevos materiales, principalmente para electrodos de electrolizadores de agua. Su objetivo es mejorar la eficiencia de diversos dispositivos electroquímicos que contribuyen a la neutralidad de carbono.

Fuente: Revista Phys

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