基于高斯过程回归的微电网-氢燃料系统设计优化与机器学习性能预测研究

本研究针对城市固体废弃物(MSW)处理难题，创新性开发了蒸汽气化耦合Fe2O3/Al2O3和沸石催化剂的制氢工艺。通过Aspen Plus模拟发现，在900°C、S/M比0.5条件下可获得83.8%的H2产率，冷煤气效率(CGE)达94%，为废弃物能源化提供了高效解决方案。

　　

随着全球城市化进程加速，城市固体废弃物(MSW)堆积已成为严峻的环境挑战。印度尼西亚环境数据显示，2023年全国65.83%的废弃物仍采用填埋处理，不仅占用土地资源，更会释放CO₂、CH₄等温室气体。传统焚烧技术虽能减容，但会产生二噁英等污染物。在此背景下，印度尼西亚大学的研究团队在《International Journal of Hydrogen Energy》发表研究，创新性地将MSW蒸汽气化技术与双催化剂系统结合，开发出高效制氢新工艺。

研究采用Aspen Plus v12建立热力学模型，通过Gibbs自由能最小化原理模拟气化反应。关键技术包括：1) 建立MSW组分数据库；2) 对比Fe₂O₃/Al₂O₃和沸石催化性能；3) 分析蒸汽/MSW比(S/M)、气化比(GR)和温度的多参数耦合效应。

【Model assumption】部分确立了稳态条件、理想颗粒混合等关键假设。【Effect of S/M and catalyst to synthetic gas yield】显示：在900°C时，两种催化剂均能使H₂摩尔分数突破83%，其中沸石催化剂的CO选择性调控更优(14%)。温度参数研究表明，1100-1150°C区间可实现91-94%的CGE，合成气低热值(LHV)达11.6 MJ/Nm³。

【Conclusion】指出该工艺实现了三重突破：1) 将MSW转化为H₂含量>83%的清洁能源；2) 通过双催化剂系统显著降低焦油生成；3) 建立可预测的工艺参数模型。特别值得注意的是，沸石催化剂在950°C时展现独特优势，其金属氧化物混合结构能同步提升H₂产率和系统热效率。

这项由Bayu Aji Saputro领衔的研究，不仅为MSW资源化提供了新范式，更通过精确的工艺控制模型，推动了废弃物制氢技术的工业化进程。研究成果获得印尼国家研究创新署(BRIN)等机构资助，其开发的预测模型对未来智能微电网-氢燃料系统集成具有重要指导价值。