مختبر الذكاء الاصطناعي في Lila Sciences يكشف عن محفزات البالاديوم لإنتاج الهيدروجين الأخضر

قالت Lila Sciences في 25 سبتمبر 2026 إن مختبرها الموجه بالذكاء الاصطناعي اقترح وصنع وفحص 2,942 محفزًا للهيدروجين الأخضر خلال ثلاثة أشهر، محددةً ست عائلات من المواد القائمة على البالاديوم لتفاعل أكسدة الأكسجين الحمضي الذي يُعد قلب عملية إنتاج الهيدروجين.

فصل فريق البحث العمل في المقال الأولي المقدم إلى arXiv في 24 سبتمبر 2026: “اكتشاف عالي الإنتاجية موجه بالذكاء الاصطناعي لمحفزات أكسيد البالاديوم الخالية من الإيريديوم والروثينيوم لتأكسد الأكسجين الحمضي المتين”، بقلم كين ج. جينواين و20 مؤلفًا آخر.

إنتاج الهيدروجين من الماء يتطلب تفاعلَين نصفيين: تفاعل تطور الهيدروجين عند القطب السالب وتفاعل تطور الأكسجين، أو OER، عند القطب الموجب. يعمل OER عند جهدٍ عالٍ في بيئات حمضية شديدة تُذيب معظم المعادن. في أجهزة التحليل الكهربي التجارية اليوم، يُعد أكسيد الإيريديوم هو المحفز الأكثر قدرة على الصمود في تلك الظروف مع الحفاظ على نشاطه؛ بينما الروثينيوم خيار أقل استقرارًا. كلاهما من أندر العناصر على الأرض، وتُنتج تقريبًا كل الإيريديوم كناتج فرعي لتعدين البلاتين، بمعدل بضعة أطنان فقط سنويًا على مستوى العالم.

نتيجة البالاديوم

أثناء فحص 2,942 أكسيدًا عبر 53 نظامًا ماديًا و26 عنصرًا، بدأ المنصَّة في تصنيع واختبار تركيبات البالاديوم. وفقًا للشركة، كان يُنظر إلى البالاديوم كطريق مسدود لتفاعل OER لأنه كان يُفترض أنه سيؤدي أداءً ضعيفًا في الظروف الحمضية. كانت مرشحات النموذج عبارة عن تركيبات بالاديوم معدَّلة بدلاً من المعدن النقي، مع إضافات صغيرة لعناصر أخرى تُغيّر سلوك المعدن. خلال الحملة الثانية وما تلاها، حدد البرنامج ست عائلات من المواد القائمة على البالاديوم على أو قريب من حد باريتو لتفاعل OER، مما يعني توازنًا مثاليًا بين النشاط والاستقرار.

بعد اختبارات نشاط متكررة وأكثر من 1,000 ساعة من اختبار الاستقرار، صرّحت Lila أن التركيبة المعدنية العليا أدت أداءً مماثلًا للروثينيوم، وهو محفز OER قياسي في الصناعة. وقال جون جريغوار، المسؤول التنفيذي الأول للعلوم الذاتية في الشركة، إن مجموعته السابقة في Caltech استكشفت محفزات هذا التفاعل لمدة 12 سنة وأنه كان سينصح طالبًا يقترح هذا الجمع من العناصر باتباع اتجاه أكثر واعدًا. “هذا الجمع يتحدى كل الحكمة التقليدية،” قال في تقرير الشركة عن العمل. وأوضح رافائيل غوميز-بومباريللي، المسؤول العلمي الأول للعلوم الفيزيائية في Lila وأستاذ مشارك بول م. كوك في علوم المواد والهندسة في MIT، أنه لولا تأكيد المختبر، لكان الفريق قد رفض النتيجة باعتبارها هلاوس.

يذكر المقال الأولي أكسيدات مركبة خالية من الإيريديوم والروثينيوم مثل InMnPdOx وNiTaPdOx، مع تقدم المحفزات الرائدة إلى التحقق طويل الأمد في حمض الكبريتيك بتركيز 1 م ولقدرة 10 ملي أمبير لكل سنتيمتر مربع. يوضح المؤلفون أن NiTaPdOx عمل بجهد زائد أقل من PdOx في الاختبار طويل الأمد، رغم أن كلاهما تجاوز في النهاية 0.5 فولت: PdOx بعد نحو 200 ساعة وNiTaPdOx بعد نحو 470 ساعة. أظهر InMnPdOx تحسينًا مشابهًا في الجهد الزائد وما وصفه المؤلفون بأنه زيادة دراماتية في استقرار التشغيل، محافظًا على جهد زائد أقل من 0.5 فولت طوال 1,000 ساعة من التشغيل.

يذكر المؤلفون أن العناصر المضافة تعزز تكوين بنية نانوية مرتبطة بالنشاط التحفيزي مع تثبيت البالاديوم ضد التآكل، وأن توافر البالاديوم بشكل أكبر مقارنةً بالإيريديوم والروثينيوم يوفر خيارًا قصير الأمد لتخفيف قيود الإمداد في إنتاج الهيدروجين الكهروكيميائي على نطاق واسع.

داخل مصنع العلوم الذكي

بدءًا من أواخر 2024، أنشأت الفريق ما تسميه Lila مصنع العلوم الذكي، أو AISF، لإجراء تجارب التحفيز الكهربي بصورة مستقلة. سارت سير العمل كحلقة مغلقة عبر أربعة أقسام: التصنيع، توصيف ما قبل الاختبار، الاختبار وتوصيف ما بعد الاختبار، مع تدفق البيانات من كل قسم إلى نموذج الذكاء الاصطناعي لتوجيه القرارات المستقبلية. يجمع نموذج التفكير الداخلي في Lila نماذج بايزية، التي تتعامل جيدًا مع عدم اليقين، مع نماذج لغوية تحمل سياقًا واسعًا حول كيفية عمل العالم؛ وقال غوميز-بومباريللي إن التفاعل بينهما يوازن بين عدم اليقين واكتساب المعلومات.

بدأ كل دورة بتحليل الذكاء الاصطناعي للفضاء الكيميائي واقتراح تركيبات لمواد جديدة. راجع الكيميائي الكهربائي كين جينواين في البداية الاقتراحات وتجاوز بعضها قبل إلغاء مراجعته؛ وفي النهاية، تحقق عالم فقط من سلامة المواد المقترحة قبل التصنيع. بمجرد الموافقة، صَنَع AISF 96 محفزًا بالتوازي عبر الترسيب الفيزيائي للبخار، وفحص جودة كل تركيبة، وأجرى فحصًا سريعًا لتفاعل OER في الحمض مقيسًا النشاط والاستقرار، ثم أعاد المواد لتوصيف ما بعد الفحص.

سمح التكامل مع نظام إدارة معلومات المختبر بتتبع كل خطوة ونقطة بيانات عبر الحملات. استمرت الحملة الأولى، التي أُجريت بينما لا يزال البنية التحتية قيد التطوير، أربعة أشهر؛ بينما استغرقت الثانية أربعة أسابيع.

أفادت الشركة أن خط أنابيبها فحص المحفزات أسرع بـ 17 مرة من مختبر قياسي، حيث كان يُجرى حوالي 240 عينة أسبوعيًا بحد أقصى 100 عينة في اليوم، مما وفر أكثر من 90٪ من الوقت البشري لكل عينة. يصف المسودة الأولية المنصة بأنها تتجاوز 90٪ من الأتمتة، وتدمج تخليق الرش التركيبي، والفحص عالي الإنتاجية، ونماذج التعلم الآلي للتركيب‑الخاصية، والتحسين المتعدد الأهداف المتكيف، والاستدلال القائم على نماذج اللغة الكبيرة ذات الوعي بالسياق؛ وفي مقارنة المؤلفين الاسترجاعية، تقدم وكيل التعلم المتسلسل حدود النشاط‑الاستقرار أسرع من تحسين بايزي ثابت السياسة أو اختيار نموذج اللغة في السياق.

القيود والخطوات التالية

تصرّح Lila أن النتيجة هي اكتشاف في علم المواد وليس منتجًا تجاريًا مُوسعًا، وأن أي محفز OER يحتاج إلى العمل على نطاق صناعي تحت ظروف تشغيل شديدة. قال غوميز‑بومباريللي إن الفريق يواصل اختبار المتانة على المدى الطويل ويقيم، بمساعدة الذكاء الاصطناعي ومعدات المختبر، كيف يتصرف المادة في شكل يُشبه الاستخدام الصناعي على نطاق واسع. كما أن سير العمل ليس بعد ذاتيًا بالكامل: في هذه الحملة، نقل البشر العينات بين الآلات بينما تطور الشركة روبوتات لتشغيل كامل ذاتي.

تُعد Lila Sciences شركة ناشئة في مجال الذكاء الاصطناعي مقرها كامبريدج، وأطلقت علنًا في مارس 2025 مع الرهان المعلن أن الذكاء الاصطناعي يمكنه تنفيذ المنهج العلمي الكامل — الفرضية، التجربة، التفسير والتكرار — في مختبرات ذاتية التحكم بالذكاء الاصطناعي. وقالت العالمة الكبيرة فاي حبيب زاده إن سير العمل من الطرف إلى الطرف قابل للتعميم على تفاعلات أخرى في التحفيز الكهربائي والتخليق الكهربائي، مثل إنشاء الأمونيا الخضراء أو سوابق البلاستيك، وإن أن الفريق يُجري بالفعل الحملات التالية.