Сколько раз мы затаивали дыхание, проезжая мимо старого дизеля, зная, что эти пары не сулят ничего хорошего? Оксиды азота - это среди злейших врагов наших легких, молчаливые и невидимые агрессоры, которых правила Евро-7 хотят наконец ограничить рамками «почти ликвидированных».
Но как достичь этой цели, не объявляя войну всем четырем колесам? Ответ пришел от команды Университет Чалмерса, который придумал инновационный метод: применение искусственного интеллекта для разработки значительно более эффективных медно-цеолитовых катализаторов. Математика в сочетании с химией позволяет нам продолжать водить машину без чувства вины.
Евро 7, вопрос стандартов и инноваций
Нормы Евро-7 маячат на горизонте как серьезный вызов для автопроизводителей. Это не маленькая корректировка: это дальнейшее радикальное сокращение допустимых выбросов загрязняющих веществ. Старые катализаторы, хотя и эффективны, могут не справиться с поставленной задачей.
И вот тут-то в игру вступают инновации: катализаторы на основе Обогащенный медью цеолит шабазит. Эти материалы продемонстрировали удивительную эффективность в селективном каталитическом восстановлении оксидов азота с использованием аммиака в качестве восстановителя. Процесс этот весьма интересен: они способствуют образованию связей азот-азот в среде, богатой кислородом, одновременно предотвращая нежелательные реакции.
Сложность этих систем такова, что только искусственный интеллект может помочь нам по-настоящему понять их. Неудивительно, что ученые обратились к ней, чтобы решить эту молекулярную головоломку.
Внутри микроскопического мира катализаторов
Магия этих катализаторов заключается в их необычайно динамичной природе. Цеолиты подобны крошечным кристаллическим клеткам, в которых ионы меди танцуют молекулярный вальс с аммиаком, образуя подвижные комплексы, которые плавают в каналах материала.
Вычислительные исследования важны для понимания того, как детальная структура и состав влияют на их эффективность.
Слова Хенрик Грёнбек, профессор кафедры физики Технологический университет Чалмерса. Подвижность этих комплексов имеет решающее значение: для протекания реакции необходимы два комплекса в одной и той же цеолитной клетке. Как объединить двух танцоров в переполненном зале. У ИИ есть ответ.
Исследовательская группа разработала «силовое поле» машинного обучения — вычислительную модель, описывающую силы между атомами, включая дальнодействующие электростатические взаимодействия. И это дало возможность изучить диффузию заряженных комплексов аммиак-медь-аммиак, предоставив ранее недоступные сведения.
Влияние моделирования
Я учусь, опубликованный Природа связи, имеет подпись Хенрик Грёнбек, Йоахим Бьеррегаард (аспирант кафедры физики) и Мартин Фотсмейер (промышленный партнер Umicore и Дармштадтский технический университет) в рамках проекта CHASS.
Мне нравится думать, что пока мы обсуждаем ограничения Евро-7, маленькие атомы меди уже учатся лучше очищать воздух под руководством искусственного интеллекта. Возможно, на этот раз тот факт, что технологии опережают правила, окажется полезным.
