С помощта на изкуствен интелект химици от САЩ разработиха нов въглероден материал за суперкондензатори с подобрени физикохимични и електрохимични свойства. Тези устройства се използват в регенеративните спирачни системи, спомагателните източници на енергия и силовата електроника. В сравнение с най-добрите търговски аналози той е способен да съхранява четири пъти повече енергия.

Най-известните устройства за съхранение на енергия са батериите. Те преобразуват химическата енергия в електрическа и я съхраняват перфектно. За разлика от тях кондензаторите съхраняват енергията под формата на електрическо поле и не могат да съхраняват толкова много, колкото батериите в единица обем, но не губят способността си да задържат заряда след много цикли. Суперкондензаторите, които се монтират например в електрическите автобуси, могат да съхраняват повече заряд от кондензаторите и да се разреждат и презареждат по-бързо от батериите.

Суперкондензаторите се състоят от два електрода, разделени и поставени в електролит. Електродите обикновено са направени от порест въглерод, който осигурява голяма повърхност за съхраняване на електростатичния заряд. Използвайки машинно обучение, експерти от Националната лаборатория Оук Ридж създадоха специализиран AI модел за разработване на „идеалния материал“ за електродите, съобщава Phys.org.

Моделът прогнозира, че най-големият капацитет за въглероден електрод може да бъде 570 фарада на грам, ако е легиран с кислород и азот. След като синтезирали материала по предложената рецепта, учените го тествали и установили, че капацитетът му е дори по-висок от прогнозирания – 611 фарада на грам. Това е четири пъти повече от обичайния материал, използван за направата на суперкондензатори.

Второто условие за успех е била идеята за комбиниране на два вида пори във въглеродния материал: мезопори с диаметър между 2 и 50 nm и микропори, по-малки от 2 nm. Повърхностната площ се оказва една от най-големите за такива материали – над 4000 квадратни метра на грам. Освен това чрез експериментален анализ химиците установиха, че комбинацията от мезопори и микропори осигурява не само най-голямата повърхностна площ, но и канали за пренос на електролити.

Изследването има огромен потенциал да ускори разработването и оптимизирането на електродите за суперкондензатори, убедени са авторите. Сега учените разполагат с повече данни за по-нататъшното обучение на нови AI модели, които търсят нови материали.