تُعتبر خلايا الأكسيد الصلب (SOCs) أجهزة تحويل طاقة واعدة مع تطبيقات في كل من توليد الكهرباء وإنتاج الوقود الكيميائي. تقدم خلايا دعم القطب الوقودي (FESCs) هيكلًا قويًا، ولكن أدائها وموثوقيتهم يعتمد بشكل كبير على عملية تصنيع مادة الركيزة المسامية. يعتمد تحسين معايير التصنيع التقليدية بشكل أساسي على طرق التجربة والخطأ، والتي تستهلك الموارد، وتستغرق وقتًا طويلاً، وصعبة التوسع للإنتاج الصناعي. تتناول أطروحة الدكتوراه هذه التحديات من خلال الجمع بين النمذجة القائمة على الفيزياء والنمذجة المبنية على البيانات لربط معايير التصنيع والميكروهيكل والخصائص الفيزيائية للركيزة الكهربائية للوقود. تم تطوير هذه الأساليب الجديدة للتحقيق في كيفية تأثير معايير التصنيع على الميكروهيكل للركيزة، مما يوفر الأدوات الرقمية لتحسين عملية تصنيع SOCs. على وجه الخصوص، تم تطوير إطار نمذجة قائم على الفيزياء ذو حبيبات خشنة لمحاكاة المعلق والميكروهياكل الجافة للركائز الكهربائية للوقود لمرحلة صب الشريط ومراحل التجفيف لمواد الركيزة لخلايا الوقود. تقدم الميكروهياكل الناتجة عن هذا النموذج تمثيلات رقمية لمادة الركيزة الخشنة، والتي يمكن استخدامها كمدخل لطرق المحاكاة متعددة المقاييس. في الوقت نفسه، تركز الأطروحة على تطبيق تقنيات تعلم الآلة (ML) لتحسين عمليات تصنيع SOC. من خلال دمج جمع البيانات المتقدمة عبر دفاتر الملاحظات المختبرية الإلكترونية والتوصيف في الموقع، تم تدريب نماذج تعلم الآلة للتنبؤ بخصائص الركيزة في كل مرحلة تصنيع. تساعد هذه الطريقة المبنية على البيانات في تحديد العلاقات الأساسية بين معايير التصنيع الرئيسية وخصائص الركيزة، مما يمكّن من تحسين طرق التصنيع لتحقيق الخصائص المستهدفة للركيزة الكهربائية للوقود. تشكل هذه الاستراتيجيات القائمة على الفيزياء والمبنية على البيانات إطارًا متكاملًا، يجسر بين الإنتاج التجريبي والمحاكاة التنبؤية. تكمن مساهمة هذا البحث في توفير أدوات نمذجة جديدة، ودمج الطرق التجريبية والعددية والمبنية على البيانات، ودعم التوسع النظامي وإعادة الإنتاج والذي يوفر الطاقة في إنتاج SOC.
درس تان لي دين (ثو،) هذا السؤال.