AppEn: ИИ проворнее человека находит причины неисправностей топливных элементов

Исследовательская группа доктора Чи-Юнг Юнга из Центра водородных исследований и демонстраций Корейского института энергетических исследований успешно разработала метод анализа микроструктуры бумаги из углеродного волокна, ключевого материала для водородных топливных элементов, со скоростью, в 100 раз превышающей существующие методы.

Этого удалось достичь благодаря использованию технологии цифрового двойника и искусственного интеллекта (ИИ).

Результаты опубликованы в издании Applied Energy.

Бумага из углеродного волокна является ключевым материалом в водородных топливных элементах, играя решающую роль в облегчении сброса воды и подачи топлива. Она состоит из таких материалов, как углеродные волокна, связующие вещества (клеи) и покрытия. Со временем расположение, структура и состояние покрытия этих материалов меняются, что приводит к снижению производительности топливного элемента. По этой причине анализ микроструктуры бумаги из углеродного волокна стал важным шагом в диагностике состояния топливных элементов.

Однако до сих пор анализ микроструктуры бумаги из углеродного волокна в режиме реального времени с высоким разрешением был невозможен. Это связано с тем, что для получения точных результатов анализа требуется процесс, при котором образец бумаги из углеродного волокна повреждается, а затем подвергается детальному исследованию с помощью электронного микроскопа.

Чтобы устранить ограничения существующих методов анализа, исследовательская группа разработала технологию, которая анализирует микроструктуру бумаги из углеродного волокна с помощью рентгеновской диагностики и модели обучения изображений на основе искусственного интеллекта. Примечательно, что эта технология позволяет проводить точный анализ только с помощью рентгеновской томографии, исключая необходимость использования электронного микроскопа. В результате она позволяет проводить диагностику состояния практически в режиме реального времени.

Исследовательская группа извлекла 5 000 изображений из более чем 200 образцов бумаги из углеродного волокна и обучила алгоритм машинного обучения на этих данных. В результате обученная модель смогла предсказать трехмерное распределение и расположение ключевых компонентов углеволоконной бумаги — углеродных волокон, связующих и покрытий — с точностью более 98%. Эта возможность позволяет сравнивать исходное состояние бумаги из углеродного волокна с ее текущим состоянием, что дает возможность немедленно выявить причины ухудшения характеристик.

Традиционный метод анализа, включающий дробление образцов бумаги из углеродного волокна и использование электронного микроскопа, занимает не менее 2 часов. В отличие от этого, модель анализа, разработанная исследовательской группой, позволяет определить деградацию, поврежденные участки и степень повреждения бумаги из углеродного волокна в течение нескольких секунд, используя только рентгеновское томографическое оборудование.

Кроме того, исследовательская группа использовала данные разработанной модели для систематического определения того, как такие факторы конструкции, как толщина бумаги из углеродного волокна и содержание связующего вещества, влияют на производительность топливного элемента. Они также извлекли оптимальные параметры конструкции и предложили идеальный план проектирования, направленный на повышение эффективности топливных элементов.

Доктор Чи-Юнг Юнг, ведущий исследователь, заявил:

Это исследование имеет большое значение, поскольку оно улучшает технологию анализа, сочетая ИИ с использованием виртуального пространства, и четко определяет взаимосвязь между структурой и свойствами энергетических материалов, демонстрируя тем самым свою практическую применимость. Мы ожидаем, что в будущем она сыграет важную роль в смежных областях, таких как вторичные батареи и электролиз воды.

Ранее ученые выяснили, как повысить эффективность топливных элементов.

31.12.2024


Подписаться в Telegram



Энергия

От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир
От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир

Мир хранения энергии меняется благодаря кванто...

Квантовый секрет растений: как природа превращает свет в энергию
Квантовый секрет растений: как природа превращает свет в энергию

Превращение солнечной энергии в химическу...

Аккумуляторная революция: Франция строит завод мечты для электрокаров
Аккумуляторная революция: Франция строит завод мечты для электрокаров

Европейская комиссия дала зеленый свет огромно...

1066 секунд: Китай приблизился к созданию неисчерпаемого источника энергии
1066 секунд: Китай приблизился к созданию неисчерпаемого источника энергии

Стремление Китая использовать энергию звезд до...

Термоядерный прорыв: SMART добыл первую плазму
Термоядерный прорыв: SMART добыл первую плазму

Токамак SMART успешно произвел первую плазму, ...

В ТПУ добавили отходы в пеллеты и снизили выбросы CO2 на 20%
В ТПУ добавили отходы в пеллеты и снизили выбросы CO2 на 20%

Ученые Томского политехнического университета ...

Тепло шахтных вод: Великобритания приближается к чистой энергии
Тепло шахтных вод: Великобритания приближается к чистой энергии

Живая лаборатория по использованию тепла ...

JES: Разработан революционный материал для литий-ионных батарей
JES: Разработан революционный материал для литий-ионных батарей

Глобальная гонка за увеличение срока служ...

AM&I: Пористые электроды из оксида кремния — прорыв в хранении энергии
AM&I: Пористые электроды из оксида кремния — прорыв в хранении энергии

Батареи стали неотъемлемым компонентом совреме...

AC: Разработаны безопасные и стабильные батареи на основе цинка
AC: Разработаны безопасные и стабильные батареи на основе цинка

Перезаряжаемые литий-ионные батареи питают все...

В МИСИС разработали термоэлектрик для зеленой энергетики
В МИСИС разработали термоэлектрик для зеленой энергетики

Новый метод производства материалов, которые м...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Невидимые враги: как ароматизаторы превращают ваш дом в угрозу для здоровья
Невидимые враги: как ароматизаторы превращают ваш дом в угрозу для здоровья
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность
Cell Reports: Голодание приносит пользу взрослым, но создает риск для подростков
Cell Reports: Голодание приносит пользу взрослым, но создает риск для подростков
69 ученых, которые меняют мир: история успеха из Нижнего Новгорода
69 ученых, которые меняют мир: история успеха из Нижнего Новгорода
Как взрываются звезды: открытия, которые меняют наше представление о Вселенной
Как взрываются звезды: открытия, которые меняют наше представление о Вселенной
Спасти жизнь за минуты сможет кетамин в борьбе с эпилептическим статусом
Спасти жизнь за минуты сможет кетамин в борьбе с эпилептическим статусом
Как получить инструмент будущих инженеров бесплатно, если ты студент
Как получить инструмент будущих инженеров бесплатно, если ты студент
От шахт до чистой энергии: путь австралийской горнодобывающей промышленности
От шахт до чистой энергии: путь австралийской горнодобывающей промышленности
Больничные раковины и невидимый враг, который в них живет
Больничные раковины и невидимый враг, который в них живет
Цикорий и кобальт: дуэт против рака, бьющий точно в цель
Цикорий и кобальт: дуэт против рака, бьющий точно в цель
Без капитана, но с комфортом: в Нижнем Новгороде строят судно без экипажа
Без капитана, но с комфортом: в Нижнем Новгороде строят судно без экипажа
Лазер, графен, полимер: как создают электронику, которую можно сгибать
Лазер, графен, полимер: как создают электронику, которую можно сгибать
Ученые объединили два прибора в один, чтобы лучше анализировать газы
Ученые объединили два прибора в один, чтобы лучше анализировать газы
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом
Удаленка навсегда: как бизнес адаптируется к новым реалиям
Удаленка навсегда: как бизнес адаптируется к новым реалиям

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
«Десятилетие науки и технологий»: волгоградские ученые получили премии и гранты
Три представительницы Республики Татарстан стали победителями Всероссийского конкурса Знание.Лектор