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A Machine Learning Model for Adsorption Energies of Chemical Species Applied to CO2 Electroreduction

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Autor(es):
Amaral, Paulo H. R. ; Torrez-Baptista, Alvaro D. ; Dionisio, Dawany ; Lopes, Thiago ; Meneghini, Julio R. ; Miranda, Caetano R.
Número total de Autores: 6
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Journal of the Electrochemical Society; v. 169, n. 11, p. 8-pg., 2022-11-01.
Resumo

Machine learning methods are applied to obtain adsorption energies of different chemical species on (100), (111), and (211) FCC surfaces of several transition metals and Pb. Based on information available in databases containing adsorption energies obtained via first-principles calculations, we implemented MLPRegressor, XGBRegressor, Support Vector Regressor, and Stacking machine learning models. The fourth model is created from the combination of the previous three through a Stacking technique. In a broader context, our results showed the robustness of machine learning models and the ability of these methods to speed up the screening materials to specific goals, at a low computational cost. We emphasize the ability of our models to predict the adsorption energy for different systems. Due to their generality of them, we were able to make ion predictions on metallic surfaces, taking into account the influence of different functionals. This capability is of special significance due to the difficulty of calculating the correct energy for charged systems by traditional atomistic simulations. From then on, we made predictions for important chemical species in the CO2 electroreduction process, such as the radical anion CO2 (-& BULL;), an important intermediary for obtaining new products in view of a negative carbon footprint. (AU)

Processo FAPESP: 17/02317-2 - Interfaces em materiais: propriedades eletrônicas, magnéticas, estruturais e de transporte
Beneficiário:Adalberto Fazzio
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 14/22130-6 - Eletrocatálise além da platina: desenvolvimento de eletrocatalisadores sustentáveis
Beneficiário:Thiago Lopes
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
Processo FAPESP: 14/50279-4 - Brasil Research Centre for Gas Innovation
Beneficiário:Julio Romano Meneghini
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
Processo FAPESP: 17/15304-6 - Eletrocatálise além da platina: desenvolvimento de eletrocatalisadores sustentáveis
Beneficiário:Thiago Lopes
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Jovens Pesquisadores
Processo FAPESP: 20/15230-5 - Centro de Pesquisa e Inovação de Gases de Efeito Estufa - RCG2I
Beneficiário:Julio Romano Meneghini
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
Processo FAPESP: 22/03716-6 - Controlando interfaces fluido-fluido por materiais nanoestruturados: um estudo de simulação molecular multiescala
Beneficiário:Paulo Henrique Ribeiro Amaral
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado