Machine learning aided supercritical water gasification for H2-rich syngas production with process optimization and catalyst screening

合成气 产量(工程) 过程(计算) 催化作用 工艺工程 制氢 计算机科学 环境科学 原材料 超临界流体 化学工程 材料科学 化学 有机化学 工程类 冶金 操作系统
作者
Jie Li,Lanjia Pan,Manu Suvarna,Xiaonan Wang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:426: 131285-131285 被引量:158
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.131285
摘要

Hydrogen production from wet organic wastes through supercritical water gasification (SCWG) promotes sustainable development. However, it is always time-consuming and expensive to achieve optimal SCWG conditions and suitable catalysts for different wastes to produce H2-rich syngas. Herein, we developed a unified machine learning (ML) framework to predict syngas composition from SCWG processes inclusive of non-catalytic and catalytic systems. The neural network (NN) model which was the core of the framework exhibited generalizable and satisfactory accuracy (R2 > 0.85) for all systems evaluated. The model also aided in the screening of catalyst and provided optimal conditions for accelerating experiments to produce H2-rich syngas by maximizing H2 yield and minimizing CO2 yield. ML model-based exploration found that SCWG temperature and solid content in the feedstock were the two most important factors affecting syngas composition. ML-based optimization suggested that Fe-based catalyst exhibited a greater potential to promote SCWG of wet wastes under optimal operational conditions. Besides, a web-based graphic user interface was developed by embedding the developed NN model for free access to the SCWG scientific community.
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