贝克曼高级科学技术研究所的研究人员开发了一个自动化实验室,用于复杂的电化学实验和分析数据
考虑到可负担性和可访问性,搜索引擎协同创建了一个可快速执行选择性协作的桌面机器人该仪器被称为Electrolab,通过自动匹配许多基础和重复的任务,极大地提高了电化学研究所需的效率和时间
Electrolab可用于探索能源、储存材料和化学反应,这些物质和化学反应促进了使用替代和可再生能源,如太阳能或风能,这对应对气候变化至关重要
Joaquí说:“我们希望Electrolab能在能量储存方面有新的发现,同时帮助其他电化学和非电化学专家掌握知识和数据!我们希望他们能够做到这一点。”;nRodrí;guez-Ló;佩兹,伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校化学系教授
跨学科团队由Rodrí共同领导;guez-Ló;詹姆斯大学材料科学与工程系经济学教授PezandCharles Schroeder在IUC从事化学平衡和生物工程他们的作品出现在《设备》杂志上
电化学学家研究了电的性质及其与化学的关系化学反应释放的能量可以转化为电能——用于遥控器或相关电动汽车的电池是这种现象的完美例子
在相反的方向上,电可以用来驱动化学反应电化学可以提供绿色和可持续的替代品,从而产生许多其他可能需要使用热化学物质的化学反应,并可以驱动化学反应,将碳键氧化等温室气体转化为对工业有用的化学物质这些相对简单的电化学演示,以及对产生和储存大量能量的日益增长的需求,都是当前最突出的挑战
一种电池,即已知的氧化还原液流电池,用于电网存储,可以存储并为电网供电通过实验室探索的电池使用有机分子来储存能量,并且可以通过改变这些分子的结构来随时改变结果Rodrí的两位研究人员MichaelPence说,开发氧化还原液流电池的主要条件是要花足够的时间和精力来识别一个有效的系统;guez-Ló;pez实验室和2023年贝克曼研究所研究生
在Rodrí;guez-Ló;pezandSchroeder基于由美国能源创新中心能源存储研究联合中心资助的合作项目S能源部专注于电池科学和技术的发展Rodrí;guez-Ló;PezandSchroeder加入了包括程序员、工程师和电子化学家在内的跨学科团队最初,他们的想法是创建一个微制造的设计,但他们决定优先考虑可访问性和可转移性
在建立了电子实验室的定义后,研究小组成功地创建和测试了一个由通用部件制成的高适应性、经济实惠的设备,并花费了1000美元建造,这是所有规模的实验室采用它的关键该团队正在制定该仪器的施工计划,以便所有研究人员都能从中受益
Electrolab有两个主要组件:硬件和软件硬件由标准的3D打印机框架组成,该框架被转换为溶液处理机器人;微型制造的电子射线,或芯片;以及电化学硬件该框架允许机器人在任何指定区域移动,以分配不同的液体测量电流的电子芯片是进行电化学测量所必需的
该软件组件是在Python(一个自由的开源编码平台)中创建的,允许用户连接Electrolab进行实验这些软件允许进行全自动数据分析、可视化和绘图当与机器学习相结合时,Electrolab从预先确定的机器人实现转变为能够在实验发生时决定实验方向的机器人通常情况下,电化学试剂会将一组有趣的数据向前移动,但化学试剂会实时收集和分析数据,以完成下一步移动换言之,Electrolabs使这项科学快速发展
新分子和溶液的深度分析和表征需要电化学表征麻醉剂的瓶颈这两项任务包括测量电池材料充电和放电时的电压,并根据反应对速度进行计算探索和削弱这些系统的方法几乎是无限的,但探索每个选项的时间和宽度都不为零
Electrolabis能够加速新材料的发现,并将最终帮助应对气候变化研究在氧化还原液流电池中使用的能量储存材料的有效能量转换和氯化将使太阳能或风能的替代能源变得具有记忆代表性彭斯说,所有这些都是电化学,而电化学很重要
在最近发表的论文中,研究小组详细描述了Electrolab的功能,并报告了测试其机器人准确性和鲁棒性的实验结果Electrolab在多种条件下进行了200多次实验,分析了数据,并在24小时内自行清洁这个实验需要8个小时的时间才能达到平均水平——这取决于环境影响水平
第二次实验测试了Electrolab作为专家工作的能力为了在更需要的实验类型中寻找支持电解质溶液的下一代氧化还原流动电池材料,对Electrolab进行了编程,用更小、更灵敏的电极进行了修改,并完全自动运行它在没有人为干扰的情况下,在不到四小时的时间内完成了任务,允许研究人员在其他项目中工作,并减少了在精细电化学分析中不需要的背景噪音
除了探索电池材料外,Electroabshows有望探索
来源:
Materials provided by
Beckman Institute for Advanced Science and Technology. Original written by Elizabeth Bello.
注明: Content may be edited for style and length.
参考:
2024-01-20
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