L’hydrogène en tant que carburant propre fait face à un défi de stockage efficace pour son application généralisée ; les méthodes traditionnelles de stockage d’hydrogène nécessitent soit des pressions extrêmement élevées, soit des températures extrêmement basses, avec une consommation énergétique importante pour le stockage lui-même. Dans ce contexte, les hydrures métalliques à stockage d’hydrogène efficace deviennent un choix très prometteur.
Les chercheurs de l’Université du Nord-Est, pour prédire plus précisément les indicateurs de performance des matériaux de stockage d’hydrogène, ont mené des recherches à l’aide de la nouvelle infrastructure de données établie — la plateforme numérique d’hydrogène (DigHyd). Cette plateforme intègre plus de 5 000 enregistrements expérimentaux provenant de la littérature, soutenue par un modèle de langage d’intelligence artificielle ; les résultats de recherche ont été publiés dans la revue Chemical Science. Grâce à cette vaste base de données, les chercheurs ont exploré un modèle physiquement significatif et découvert que des caractéristiques atomiques de base comme la masse atomique et l’électronégativité sont les descripteurs clés pour un stockage d’hydrogène efficace dans les hydrures métalliques. Le professeur distingué de l’Institut des matériaux avancés de l’Université du Nord-Est, Hao Li, déclare : « Ce modèle de régression en boîte blanche est précis dans ses prédictions et entièrement physiquement interprétable ; il est transparent, contrairement aux méthodes traditionnelles d’apprentissage automatique en ‘boîte noire’ où nous ne savons pas comment il calcule le résultat final. » Cette transparence permet aux scientifiques de déterminer des stratégies de conception ; le modèle exprime les indicateurs cibles de manière simple et compréhensible, associant les caractéristiques à l’échelle atomique au comportement de stockage et montrant clairement le contrôle de la composition des matériaux sur l’absorption et la libération d’hydrogène.
L’étude révèle également un compromis fondamental dans le domaine des hydrures métalliques : les composés d’éléments légers et électropositifs ont une capacité de stockage d’hydrogène élevée, mais une pression d’équilibre basse à température ambiante ; les composés de métaux de transition plus lourds libèrent facilement l’hydrogène, mais ont une capacité de stockage faible. Les alliages à base de béryllium peuvent équilibrer ces caractéristiques contradictoires, présentant à la fois une haute densité de stockage d’hydrogène et une stabilité thermodynamique appropriée. De plus, ce travail établit une méthode pour accélérer la recherche sur les matériaux énergétiques ; le cadre basé sur des descripteurs offre un nouveau paradigme pour connecter l’analyse pilotée par les données et la compréhension physique, fournissant une base scalable et transparente pour la conception de matériaux de stockage d’hydrogène. Cette méthode peut être étendue aux alliages complexes et aux structures poreuses, offrant une voie pour développer des systèmes de stockage d’hydrogène sûrs, efficaces et à haute capacité, contribuant à la transition vers des technologies énergétiques propres et neutres en carbone.
