AI แก้ปัญหาใหญ่ของอุตสาหกรรมพลังงาน: แนะนำวัสดุ 5 ชนิดเพื่อทดแทนแบตเตอรี่ลิเธียม

แทนที่จะใช้เวลาหลายสิบปีในการทดลองด้วยตนเอง AI ช่วยให้สามารถ สำรวจ จักรวาลแห่งวัสดุทั้งหมดได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่เดือน (ที่มา: Science Daily)

ทีมงานจากสถาบันเทคโนโลยีนิวเจอร์ซีย์ (NJIT) ซึ่งนำโดยศาสตราจารย์ Dibakar Datta ได้ใช้ระบบ AI แบบคู่เพื่อรับมือกับความท้าทายครั้งใหญ่สำหรับอุตสาหกรรมพลังงาน ซึ่งก็คือการค้นหาธาตุทดแทนลิเธียม ซึ่งเป็นธาตุที่หายากและมีราคาแพงขึ้นเรื่อยๆ

ผลการวิจัยที่เพิ่งตีพิมพ์ในวารสาร Cell Reports Physical Science แสดงให้เห็นว่าวัสดุใหม่สามารถรองรับแบตเตอรี่ที่ใช้ธาตุที่มีอยู่มากมาย เช่น แมกนีเซียม แคลเซียม อะลูมิเนียม และสังกะสี

แบตเตอรี่แบบหลายประจุใช้ไอออนที่มีประจุบวกสองถึงสามประจุ แทนที่จะใช้เพียงประจุเดียวเหมือนลิเธียม และในทางทฤษฎีสามารถกักเก็บพลังงานได้มากกว่า แต่ไอออนเหล่านี้มีขนาดใหญ่และหนักกว่า ทำให้เคลื่อนที่ผ่านโครงสร้างวัสดุแบบเดิมได้ยากกว่า นั่นคือที่มาของ AI

ทีม NJIT ได้รวมโมเดล AI สองแบบเข้าด้วยกัน ได้แก่ โมเดลชีววัสดุที่เรียกว่า Crystal Diffusion Variational Autoencoder (CDVAE) และโมเดลภาษาขนาดใหญ่ที่ปรับแต่งเป็นพิเศษ (LLM) CDVAE สร้างโครงสร้างผลึกใหม่หลายพันโครงสร้าง ขณะที่ LLM ประเมินเสถียรภาพทางอุณหพลศาสตร์ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการสร้างวัสดุในห้องปฏิบัติการ

ผลลัพธ์แสดงให้เห็นวัสดุออกไซด์โลหะทรานซิชันชนิดใหม่ทั้งหมด 5 ชนิดที่มีโครงสร้างพรุนและ "ช่อง" นำไอออนกว้าง ซึ่งเหมาะสำหรับการขนส่งไอออนที่มีประจุหลายตัวจำนวนมาก ซึ่งได้รับการตรวจยืนยันโดยการจำลองกลศาสตร์ควอนตัมและการทดสอบเสถียรภาพ

“แทนที่จะใช้เวลาหลายสิบปีในการทดลองด้วยตนเอง AI ช่วยให้เราสำรวจวัสดุทั้งหมดได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่เดือน” ดัตตากล่าว “สิ่งนี้ไม่เพียงช่วยให้เราค้นพบวัสดุสำหรับแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังเปิดทางใหม่ในการออกแบบวัสดุขั้นสูงทุกประเภท ตั้งแต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไปจนถึงเทคโนโลยีพลังงานสะอาด”

ขณะนี้ทีมงานกำลังทำงานร่วมกับห้องปฏิบัติการทดลองเพื่อสังเคราะห์และทดสอบวัสดุที่เพิ่งค้นพบใหม่ โดยมีเป้าหมายที่จะก้าวไปสู่การผลิตเชิงพาณิชย์ของแบตเตอรี่แบบหลายค่า ซึ่งถือเป็นก้าวที่อาจเปลี่ยนแปลงอนาคตของการกักเก็บพลังงานไปอย่างสิ้นเชิง