陰離子交換膜是決定陰離子交換膜燃料電池能量/功率密度、循環(huán)壽命等性能的核心部件,也是當(dāng)前陰離子交換膜燃料電池汽車亟需進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵材料,然而其商業(yè)化進(jìn)程仍受制于各個性能之間的權(quán)衡關(guān)系。
中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所李宏飛團隊圍繞陰離子交換膜的組成工藝和性能數(shù)據(jù)庫開展了大數(shù)據(jù)研究,聚焦陰離子交換膜的組成-工藝-結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系,為基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)提供理論參考和工具支持。
在前期利用人工智能設(shè)計聚合物膜材料的積累上,作者團隊構(gòu)建了一個自動化的人工智能管道來篩選陰離子交換膜候選共聚物的廣闊化學(xué)空間。該管道利用集成了12種人工智能算法的遺傳算法來篩選共聚物,這些共聚物有可能通過聚合物疏水和親水骨干和陽離子基的進(jìn)化來提高AEM性能。通過對實驗報道的749種共聚物的數(shù)據(jù)挖掘,該管道自動生成了超過1.72億種假設(shè)共聚物,并根據(jù)預(yù)測的性能指標(biāo)(OH-電導(dǎo)率、電導(dǎo)率-尺寸穩(wěn)定性權(quán)衡系數(shù)和Pareto邊界集中陽離子的LUMO)篩選出2519種潛在的候選共聚物。
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