نجح فريق بحثي بقيادة جامعة توهوكو، بالتعاون مع جامعة طوكيو، في تطوير منصة الهيدروجين الرقمية (DigHyd)، وهي قاعدة بيانات متطورة تهدف إلى حل المعضلات التقنية المتعلقة بتخزين الهيدروجين وإطلاقه، مما يمهد الطريق لمستقبل أكثر نظافة واستدامة.
تتضمن المنصة الجديدة أكثر من 30,000 مدخل بيانات مستخرجة من أكثر من 4,000 منشور تجريبي. وباستخدام هذه الموارد، تمكن الفريق من إنشاء خريطة فيزيائية تربط بين خصائص المواد وقدرة تخزين الهيدروجين وضغط التوازن، مما يساعد في تحديد الظروف المثالية التي تمتص فيها المواد الهيدروجين وتطلقه مرة أخرى.
تكامل البيانات والذكاء الاصطناعي في البحث العلمي
اعتمد بناء هذه القاعدة الموثوقة على دمج عمليات تنقيب الأدبيات بمساعدة الذكاء الاصطناعي مع التحقق البشري الدقيق لضمان جودة المعلومات. وقد ركز الباحثون بشكل خاص على هيدريدات المعادن، حيث قاموا بتنظيم 4,643 قياساً لسعة التخزين و652 زوجاً من قياسات المحتوى الحراري والاعتلاج، وهي كميات ثرموديناميكية تساعد في التنبؤ بكيفية تغير سلوك تخزين الهيدروجين مع تغير درجات الحرارة.
واستخدم الفريق منهجية GoodRegressor، وهي طريقة تعتمد على الانحدار الرمزي للذكاء الاصطناعي، لتحديد العلاقات الرياضية بين البيانات. وأظهرت الاختبارات أن هذه الطريقة تحقق أداءً تنبؤياً يضاهي النماذج المعقدة، ولكن مع ميزة إضافية وهي تقديم معادلات رياضية يمكن للعلماء تفسيرها وفهم الآليات الفيزيائية الكامنة وراءها.
العلاقة بين خصائص المواد وكفاءة التخزين
كشفت الخريطة الناتجة عن وجود تسلسل هرمي مترابط للخصائص المادية التي تؤثر على تخزين الهيدروجين. وأظهرت النتائج أن الذرات المضيفة الأخف وزناً تعزز عموماً من قدرة تخزين الهيدروجين من حيث الوزن. كما تبين أن الخصائص الميكانيكية للمادة تلعب دوراً حاسماً؛ فعندما يدخل الهيدروجين في الشبكة المعدنية، يجب أن تتشوه البنية وتتمدد، والمواد الأكثر صلابة تقاوم هذا التشوه، مما يزيد من الطاقة المطلوبة ويؤثر على استقرار الهيدريد وضغط التوازن.
وتشير هذه الاكتشافات إلى ضرورة النظر في قدرة التخزين وضغط التوازن كعناصر مترابطة عند تصميم مواد جديدة، بدلاً من دراسة كل خاصية بشكل منعزل. ويسعى الفريق حالياً لتوسيع قاعدة البيانات وتحديد تركيبات مواد واعدة لاختبارها تجريبياً، بهدف تسريع الوصول إلى حلول عملية وفعالة لتخزين الهيدروجين.
