近日，深圳大學(xué)謝和平院士與其博士生翟朔分別為通訊和第一作者，在《自然-能源》上發(fā)表研究成果。香港理工大學(xué)倪萌教授、南京工業(yè)大學(xué)邵宗平教授為共同通訊作者。
實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用對(duì)我國能源結(jié)構(gòu)改革具有重要戰(zhàn)略意義。然而，燃煤電廠受卡諾循環(huán)限制，單位發(fā)電量的煤炭消耗量較高，且難以破解二氧化碳排放的技術(shù)瓶頸。謝和平團(tuán)隊(duì)提出并正在攻關(guān)的“近零碳排放直接煤燃料電池發(fā)電技術(shù)”，可打破卡諾循環(huán)的限制，不通過燃燒，而是將改性煤炭的化學(xué)能通過電化學(xué)氧化過程直接轉(zhuǎn)換為電能，同時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)原位實(shí)現(xiàn)二氧化碳二次利用，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、實(shí)現(xiàn)近零碳排放的特點(diǎn)。不過，傳統(tǒng)的材料設(shè)計(jì)、表征和測試依賴低效的試錯(cuò)過程，往往需要漫長的研究周期。
針對(duì)這一難題，謝和平團(tuán)隊(duì)將機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于針對(duì)固體氧化物燃料電池高活性陰極材料篩選的攻關(guān)研究。該研究將機(jī)器學(xué)習(xí)、理論計(jì)算與陶瓷固體氧化物開發(fā)相結(jié)合，開發(fā)了一個(gè)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的陰極材料機(jī)器學(xué)習(xí)篩選技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了固體氧化物燃料電池篩選高活性陰極材料的重大突破。
最終，團(tuán)隊(duì)從機(jī)器自動(dòng)生成、預(yù)測的6871種不同鈣鈦礦氧化物中篩選出了4種鈣鈦礦陰極并成功合成。該項(xiàng)研究成功將機(jī)器學(xué)習(xí)與高活性固體氧化物燃料電池陰極材料的開發(fā)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了快速、有效地從龐大的鈣鈦礦組分中篩選高活陰極材料。
該成果為團(tuán)隊(duì)正在攻關(guān)的“近零碳排放直接煤燃料電池發(fā)電技術(shù)”提供了理論依據(jù)與技術(shù)支持。(首席記者 吳吉)
