AI chemikas sėkmingai sukūrė katalizatorių deguoniui gaminti iš Marso meteoritų.

Migruoti ir gyventi ten Marsas Jie dažnai yra mokslinės fantastikos temos. Kol šios svajonės tampa realybe, žmonija susiduria su dideliais iššūkiais, tokiais kaip gyvybiškai svarbių išteklių, tokių kaip deguonies, reikalingo ilgalaikiam išlikimui Raudonojoje planetoje, trūkumas. Tačiau naujausi Marse vandens aktyvumo atradimai suteikė naujų vilčių įveikti šias kliūtis.

Mokslininkai dabar tiria galimybę skaidyti vandenį, kad būtų gautas deguonis, naudojant saulės energiją naudojant elektrocheminę vandens oksidaciją, naudojant deguonies evoliucijos reakcijos (OER) katalizatorius. Iššūkis yra rasti būdą, kaip šiuos katalizatorius gaminti vietoje naudojant Marse rastas medžiagas, o ne transportuoti juos iš Žemės, o tai yra brangu.

Dirbtinio intelekto ir Marso chemijos pažanga

Siekdama išspręsti šią problemą, komanda, vadovaujama profesoriaus Luo Yi, profesoriaus Jiang Jun ir profesoriaus Shang Weiwei iš Kinijos mokslų akademijos (CAS) Kinijos mokslo ir technologijų universiteto (USTC), neseniai sugebėjo tai padaryti. Automatiškai rinkti ir optimizuoti OER katalizatorius iš Marso meteoritų naudojant automatizuotą cheminį dirbtinį intelektą (AI).

Jų tyrimai, bendradarbiaujant su Deep Space Exploration Laboratory, neseniai buvo paskelbti žurnale Gamtos sintezė.

„DI chemikas novatoriškai sintezuoja OER katalizatorių, naudodamas Marso medžiagas, pagrįstas tarpdisciplininiu bendradarbiavimu“, – sakė vyresnysis mokslininkas profesorius Luo Yi.

Kiekvienoje eksperimentinėje sesijoje AI chemikas pirmiausia analizuoja Marso rūdų elementinę sudėtį, naudodamas lazeriu sukeltą spektroskopiją (LIBS). Toliau atliekami rūdos išankstiniai apdorojimai, įskaitant svėrimą kietųjų dalelių paskirstymo darbo vietoje, žaliavos tirpalų ruošimą skysčių išdavimo darbo vietoje, skysčių atskyrimą centrifugavimo darbo vietoje ir kietinimą džiovykloje.

AI robotas chemikas kuria naudingus deguonį generuojančius katalizatorius, naudodamas Marso meteoritus. Šaltinis: Kinijos mokslo ir technologijų universiteto AI-Chemist Group

Gauti metalų hidroksidai yra apdorojami Nafion klijais, kad būtų paruoštas darbinis elektrodas OER bandymams elektrocheminėje darbo vietoje. Bandymų duomenys siunčiami į AI chemiko skaičiavimo „smegenis“ realiu laiku Mašininis mokymasis (ml) Perdirbimas.

AI chemiko „smegenys“ naudoja 30 000 aukštos entropijos hidroksidų su skirtingais elementų santykiais kvantinės chemijos ir molekulinės dinamikos modeliavimą ir apskaičiuoja jų OER katalizinį aktyvumą pagal tankio funkcinę teoriją. Modeliavimo duomenys naudojami neuroninio tinklo modeliui treniruoti, kad būtų galima greitai numatyti dirgiklių su skirtingomis elementų kompozicijomis veiklą.

Galiausiai, per Bajeso optimizavimą, „smegenys“ numato turimų Marso rūdų derinį, reikalingą optimaliam OER katalizatoriui pagaminti.

Pasiekti proveržį deguonies gamyboje

Iki šiol AI chemikas sukūrė puikų katalizatorių, naudodamas penkių tipų Marso meteoritus nepilotuojamomis sąlygomis. Šis stimuliatorius gali stabiliai veikti daugiau nei 550 000 sekundžių, kai srovės tankis yra 10 mA cm^-2 Ir 445,1 mV galia. Kitas bandymas -37 °C temperatūroje, Marse, patvirtino, kad katalizatorius gali stabiliai gaminti deguonį be jokio akivaizdaus skilimo.

Per du mėnesius dirbtinio intelekto chemikas baigė sudėtingą katalizatoriaus optimizavimo procesą, kuriam žmogui chemikui prireiktų 2000 metų.

Komanda stengiasi dirbtiniu intelektu pagrįstą chemiką paversti bendra eksperimentų platforma įvairioms cheminėms kompozicijoms be žmogaus įsikišimo. Straipsnio recenzentas tvirtai pažymėjo: „Šio tipo tyrimai yra plačiai paplitę ir greitai vystosi organinių / neorganinių medžiagų sintezės ir atradimo srityje.

„Ateityje žmonės, padedami dirbtinio intelekto chemiko, Marse galėtų įkurti deguonies gamyklą“, – sakė Jiangas. Norint pagaminti pakankamai deguonies koncentracijos, reikalingos žmogaus išgyvenimui, reikia tik 15 valandų saulės spinduliuotės. Jis sakė: „Ši pažangi technologija priartina mus vienu žingsniu prie mūsų svajonės gyventi Marse“.

Nuoroda: „Automatizuota deguonį gaminančių katalizatorių iš Marso meteoritų sintezė, kurią atlieka AI robotas chemikas“, autoriai Qing Zhou, Yan Huang, Donglai Zhou, Luyuan Zhao, Lulu Guo, Ruyu Yang, Zexu Sun, Man Lu, Fei Zhang, Hengyu Xiao, Shen Sheng Tang, Shuchun Zhang, Tao Song, Xiang Li, Baochun Zhong, Johnny Zhou, Yihan Zhang, Baicheng Zhang, Jiaqi Cao, Guozhen Zhang, Song Wang, Guilin Yi, Wangjun Zhang, Haitao Zhao, Shuang Cong, Huirong Li, – Li Ling, Zhi Zhang, Yue Zhang, Jun Jiang ir Yi Lu, 2023 m. lapkričio 13 d. Gamtos sintezė.
doi: 10.1038/s44160-023-00424-1