日本九州大学的研究人员与大阪大学和精细陶瓷中心合作，开发了一个框架，利用机器学习加快绿色能源技术材料的发现。使用这种新方法，研究人员确定并成功合成了两种用于固体氧化物燃料电池的新候选材料，这两种材料可以使用氢等不排放二氧化碳的燃料发电。他们的发现已发表在《先进能源材料》杂志上，也可用于加快能源部门以外的其他创新材料的搜索。
为了应对气候变暖，研究人员一直在开发不使用化石燃料发电的新方法。
九州大学材料科学与技术系跨学科能源研究平台（Q-PIT）的Yoshihiro Yamazaki教授解释道：“实现碳中和的一条途径是创建氢社会。然而，除了优化氢的制造、储存和运输方式，我们还需要提高氢燃料电池的发电效率。”
为了产生电流，固体氧化物燃料电池需要能够有效地将氢离子（或质子）传导通过称为电解质的固体材料。目前，对新型电解质材料的研究集中在具有非常特殊的原子晶体排列的氧化物上，称为钙钛矿结构。
Yamazaki教授说：“发现的第一种质子传导氧化物是钙钛矿结构，新的高性能钙钛矿不断被报道。但我们希望将固体电解质的发现扩展到非钙钛矿氧化物，这种氧化物也具有非常有效地传导质子的能力。”然而，通过传统的“试错”方法发现具有替代晶体结构的质子传导材料有许多局限性。
为了使电解质获得传导质子的能力，必须在基材中添加少量的另一种物质，即掺杂剂。但是，由于有许多有前景的候选碱和掺杂剂——每种都具有不同的原子和电子性质——找到提高质子电导率的最佳组合变得困难且耗时。
相反，研究人员计算了不同氧化物和掺杂剂的性质。然后，他们使用机器学习来分析数据，确定影响材料质子传导性的因素，并预测潜在的组合。
在这些因素的指导下，研究人员合成了两种有前景的材料，每种材料都具有独特的晶体结构，并评估了它们传导质子的能力。值得注意的是，这两种材料仅在一次实验中就证明了质子传导性。
研究人员强调，其中一种材料是已知的第一种具有硅铝石晶体结构的质子导体。另一种具有eulytite结构，具有与钙钛矿中的传导路径不同的高速质子传导路径。
目前，这些氧化物作为电解质的性能很低，但随着进一步的探索，研究团队相信它们的导电性可以提高。
