English
新闻公告
More
化学进展 DOI: 10.7536/PC230911   

• •

机器学习辅助燃料分子设计

张香文1,2,3, 侯放1, 刘睿宸1, 王莅1,2,3, 李国柱1,2,3,*   

  1. 1.天津大学化工学院 天津300072;
    2.先进燃料与化学推进剂教育部重点实验室 天津300072;
    3.物质绿色创造与制造海河实验室 天津300192
  • 收稿日期:2023-09-26 修回日期:2023-12-10
  • 作者简介:李国柱 天津大学英才教授,曾在美国华盛顿大学Shaoyi Jiang教授课题组和加州大学戴维斯分校Bruce Gates教授做访问研究; 长期从事机器学习辅助的先进碳氢燃料的设计、合成与应用研究; 承担国家重大专项子课题、国家自然科学基金、教育部装备预研联合基金项目等; 以第一或通讯作者在ACS Catal、J Catal、CES、IECR、Appl Catal B等期刊上发表论文70余篇,以第一发明人授权中国发明专利8项
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(No. 22178248)资助

Machine Learning Assisted Molecule Design of Fuel

Xiangwen Zhang1,2,3, Fang Hou1, Ruichen Liu1, Li Wang1,2,3, Guozhu Li1,2,3,*   

  1. 1. School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China;
    2. Key Laboratory for Advanced Fuel and Chemical Propellant of Ministry of Education, Tianjin 300072, China;
    3. Haihe Laboratory of Green Creation and Manufacture of Matter, Tianjin 300192, China
  • Received:2023-09-26 Revised:2023-12-10
  • Contact: *e-mail: gzli@tju.edu.cn
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China (No.22178248).
燃料的理论设计一直是推进技术领域的研究重点,可以有效避免复杂的实验和潜在的危险,指导燃料合成并与实验结果相互验证,对开发新一代燃料至关重要。然而,基团贡献法、量子化学方法等传统的计算方法存在准确性差和效率低的缺陷。机器学习的快速发展,为设计和开发潜在高能燃料开辟了新的途径,在性质预测和分子设计两个关键环节均展现了强大的能力。本综述首先介绍了几种用于机器学习的燃料分子描述方式,分别对用于燃料性质预测和分子设计的不同机器学习模型进行简要介绍。进一步对机器学习辅助燃料性质预测和新型燃料分子设计的研究现状进行了归纳总结。最后,探讨了机器学习在燃料应用领域所面临的挑战及后续发展方向。
Theoretical design of fuel has always been the focus of research about fuel in the area of propulsion technology. It can effectively overcome the complexity and potential danger of the experiment, and guide experimental synthesis of fuel, which can be verified by experimental results. It is anticipated that a new generation of fuel can be efficiently designed for subsequent fuel synthesis and application. However, the traditional theoretical calculation methods, such as group contribution method and quantum chemical method, have the defects of low accuracy and efficiency. Machine learning, a rapidly developed algorithm, has opened up a new way to design potential high-energy fuels, which exhibits strong capabilities in both property prediction and molecule design. In this review, several fuel molecule descriptors for machine learning are introduced, and different machine learning models for fuel property prediction and molecule design are briefed. Furthermore, the research on machine learning assisted property prediction and new molecule design of fuel are summarized respectively. Finally, the challenges and future development of machine learning applied in fuel design are discussed.

中图分类号: 

()
[1] 赵秉国, 刘亚迪, 胡浩然, 张扬军, 曾泽智. 制备固体氧化物燃料电池中电解质薄膜的电泳沉积法[J]. 化学进展, 2023, 35(5): 794-806.
[2] 刘振东, 潘嘉杰, 刘全兵. 机器学习在设计高性能锂电池正极材料与电解质中的应用[J]. 化学进展, 2023, 35(4): 577-592.
[3] 傅安辰, 毛彦佳, 王宏博, 曹志娟. 基于二氧杂环丁烷骨架的化学发光探针发展和应用研究[J]. 化学进展, 2023, 35(2): 189-205.
[4] 房振全, 姜书根, 张兴华, 张琦, 陈伦刚, 刘建国, 马隆龙. 高热沉碳氢喷气燃料吸热反应研究进展[J]. 化学进展, 2023, 35(12): 1895-1910.
[5] 孙寒雪, 王娟娟, 朱照琪, 李安. 燃料电池氧还原反应中的多孔有机聚合物衍生碳基电催化剂[J]. 化学进展, 2023, 35(11): 1638-1654.
[6] 于兰, 薛沛然, 李欢欢, 陶冶, 陈润锋, 黄维. 圆偏振发光性质的热活化延迟荧光材料及电致发光器件[J]. 化学进展, 2022, 34(9): 1996-2011.
[7] 朱月香, 赵伟悦, 李朝忠, 廖世军. Pt基金属间化合物及其在质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应中的应用[J]. 化学进展, 2022, 34(6): 1337-1347.
[8] 刘洋洋, 赵子刚, 孙浩, 孟祥辉, 邵光杰, 王振波. 后处理技术提升燃料电池催化剂稳定性[J]. 化学进展, 2022, 34(4): 973-982.
[9] 张旸, 张敏, 赵海雷. 双钙钛矿型固体氧化物燃料电池阳极材料[J]. 化学进展, 2022, 34(2): 272-284.
[10] 李炜, 梁添贵, 林元创, 吴伟雄, 李松. 机器学习辅助高通量筛选金属有机骨架材料[J]. 化学进展, 2022, 34(12): 2619-2637.
[11] 占兴, 熊巍, 梁国熙. 从废水到新能源:光催化燃料电池的优化与应用[J]. 化学进展, 2022, 34(11): 2503-2516.
[12] 唐向春, 陈家祥, 刘利娜, 廖世军. 具有三维特殊形貌/纳米结构的Pt基电催化剂[J]. 化学进展, 2021, 33(7): 1238-1248.
[13] 侯晓涵, 刘胜男, 高清志. 小分子荧光探针在绿色农药开发中的应用[J]. 化学进展, 2021, 33(6): 1035-1043.
[14] 白钰, 王拴紧, 肖敏, 孟跃中, 王成新. 燃料电池用高温质子交换膜[J]. 化学进展, 2021, 33(3): 426-441.
[15] 黄振宇, 涂正凯. 质子交换膜燃料电池电流密度分布特性和研究展望[J]. 化学进展, 2020, 32(7): 943-949.
阅读次数
全文


摘要

机器学习辅助燃料分子设计