ИИ создал революционный катализатор для получения кислорода из марсианских метеоритов

Иммиграция на Марс и жизнь на нем давно стали предметом увлечения научной фантастики. Однако отсутствие жизненно важных ресурсов, таких как кислород, представляло собой серьезную проблему для воплощения этих мечтаний в реальность. Недавнее обнаружение активности воды на Марсе дало надежду ученым, которые теперь изучают возможность получения кислорода путем разложения воды с помощью электрохимического окисления воды.

Одно из главных препятствий в этом процессе - найти способ синтезировать катализаторы реакции кислородной эволюции (OER) на самом Марсе, а не перевозить их с Земли по высокой цене. Для решения этой проблемы группа ученых из Университета науки и техники Китая (USTC) и Китайской академии наук (CAS) разработала ИИ-химика, способного синтезировать и оптимизировать катализаторы OER из марсианских метеоритов.

Команда под руководством профессора Луо И, профессора Цзян Цзюня и профессора Шан Вэйвэя в сотрудничестве с Лабораторией исследования глубокого космоса провела это новаторское исследование, результаты которого были недавно опубликованы в журнале Nature Synthesis.

Химик ИИ анализирует элементный состав марсианских руд с помощью спектроскопии лазерного пробоя (LIBS), а затем проводит различные предварительные обработки руд. Эти предварительные обработки включают взвешивание руды на рабочей станции с твердым дозатором, приготовление исходных растворов на рабочей станции с жидким дозатором, разделение жидкостей на рабочей станции с центрифугированием и затвердевание полученных гидроксидов металлов на рабочей станции с сушилкой.

Затем гидроксиды металлов обрабатываются клеем Nafion для создания рабочего электрода для испытаний OER на электрохимической рабочей станции. Данные испытаний отправляются в вычислительный "мозг" ИИ-химика в режиме реального времени для обработки методом машинного обучения.

ИИ-химический "мозг" использует моделирование квантовой химии и молекулярной динамики для оценки каталитической активности 30 000 высокоэнтропийных гидроксидов с различным соотношением элементов. Затем эти данные используются для обучения нейросетевой модели, которая позволяет быстро предсказывать активность катализаторов с различным элементным составом.

С помощью байесовской оптимизации "мозг" химика ИИ может предсказать сочетание доступных марсианских руд, необходимое для синтеза оптимального катализатора OER.

Прорыв, достигнутый на данный момент, поражает воображение. Химик ИИ успешно создал превосходный катализатор, используя пять видов марсианских метеоритов в беспилотных условиях. Этот катализатор может стабильно работать в течение более 550 000 секунд при плотности тока 10 мА см-2 и избыточном потенциале 445,1 мВ. Дальнейшие испытания при температуре -37 °C, характерной для Марса, подтвердили, что катализатор может непрерывно производить кислород без видимой деградации.

Это новаторское исследование открывает новые возможности для производства кислорода на Марсе, делая нас на шаг ближе к тому, чтобы колонизация Красной планеты человеком стала реальностью.