Interpretable machine learning framework for catalyst performance prediction and validation with dry reforming of methane

可解释性 预处理器 数据预处理 计算机科学 甲烷 黑匣子 机器学习 组分(热力学) 多样性(控制论) 人工智能 生化工程 化学 工程类 热力学 物理 有机化学
作者
Jiwon Roh,Hyundo Park,Hyukwon Kwon,Chonghyo Joo,Il Moon,Hyungtae Cho,Insoo Ro,Junghwan Kim
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:343: 123454-123454 被引量:61
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2023.123454
摘要

Conventional methods for developing heterogeneous catalysts are inefficient in time and cost, often relying on trial-and-error. The integration of machine-learning (ML) in catalysis research using data can reduce computational costs and provide valuable insights. However, the lack of interpretability in black-box models hinders their acceptance among researchers. We propose an interpretable ML framework that enables a comprehensive understanding of the complex relationships between variables. Our framework incorporates tools such as Shapley additive explanations and partial dependence values for effective data preprocessing and result analysis. This framework increases the prediction accuracy of the model with improved R2 value of 0.96, while simultaneously expanding the catalyst component variety. Furthermore, for the case of dry reforming of methane, we tested the validity of the catalyst recommendation through dedicated experimental tests. The outstanding performance of the framework has the potential to expedite the rational design of catalysts.
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