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This work was done in the framework of project TED2021-130959B-I00 (NEW-F-Tech) funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033/and by the European Union NextGenerationEU/PRTR. Additional support was provided by Khalifa University through project RC2-2019-007 to the Research and Innovation Center on CO2 and Hydrogen (RICH Center); and by AGAUR (SGR 2021-00738). C.G.A. acknowledges a FI-SDUR fellowship from the Catalan Government.

Análisis de autorías institucional

Llovell, FelixAutor (correspondencia)

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4 de agosto de 2024
Publicaciones
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Artículo
No

Mapping the Flammability Space of Sustainable Refrigerant Mixtures through an Artificial Neural Network Based on Molecular Descriptors

Publicado en:Acs Sustainable Chemistry & Engineering. 12 (31): 11561-11577 - 2024-07-23 12(31), DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c01961

Autores: Alba, Carlos G; Alkhatib, Ismail I I; Vega, Lourdes F; Llovell, Felix

Afiliaciones

Khalifa Univ, Dept Chem & Petr Engn, POB 127788, Abu Dhabi, U Arab Emirates - Autor o Coautor
Khalifa Univ, Res & Innovat Ctr CO2 & Hydrogen RICH Ctr, POB 127788, Abu Dhabi, U Arab Emirates - Autor o Coautor
Univ Rovira & Virgili URV, Dept Chem Engn, ETSEQ, Tarragona 43007, Spain - Autor o Coautor

Resumen

As the EU's mandates to phase out high-GWP refrigerants come into effect, the refrigeration industry is facing a new, unexpected reality: the introduction of more flammable yet environmentally compliant alternatives. This paradigm shift amplifies the need for a rapid, reliable screening methodology to assess the propensity for flammability of emerging fourth generation blends, offering a pragmatic alternative to laborious and time-intensive traditional experimental assessments. In this study, an artificial neural network (ANN) is meticulously constructed, evaluated, and validated to address this emerging challenge by predicting the normalized flammability index (NFI) for an extensive array of pure, binary, and ternary mixtures, reflecting a substantial diversity of compounds like CO2, hydrofluorocarbons (HFCs), hydrofluoroolefins (HFOs), six saturated hydrocarbons (sHCs), hydroolefins (HOs), and others. The optimal configuration ([61 (I) x 14 (HL1) x 24 (HL2) x 1 (O)]) demonstrated a profound fit to the data, with metrics like R-2 of 0.999, root-mean-square error (RMSE) of 0.1735, average absolute relative deviation (AARD)% of 0.8091, and SDav of +/- 0.0434. Exhaustive assessments were conducted to ensure the most efficient architecture without compromising the accuracy. Additionally, the analysis of the standardized residuals (SDR) and applicability domain (AD) exhibited fine control and consistency over the data points. External validation using quaternary mixtures further attested to the model's adaptability and predictive capability. The exploration into the relative contribution of descriptors led to the identification of 23 significant sigma descriptors derived from conductor-like screening model (COSMO), responsible for 90.98% of the total contribution, revealing potential avenues for model simplification without a substantial loss in predictive power. Moreover, the model successfully predicted the behavior of prospective industry-relevant mixtures, reinforcing its reliability and opening the door to experimentation with untested blends. The results collectively manifest the developed ANN's efficiency, robustness, and adaptability in modeling flammability, catering to the demands of industry standards, environmental concerns, and safety requirements.

Palabras clave

AlternativesApplicability domainArtificial neural networksCosmo-rsEutectic solventsFlammabilityGwpHydrocarbonIndustry cooling demandIndustry cooling demandsIonic liquidsLow-gwp refrigerantsLow-gwprefrigerantsNext-generationNormalized flammability indexNormalized flammabilityindexQsar modelQuantitative predictionValidation

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Acs Sustainable Chemistry & Engineering debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición 24/175, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Engineering, Chemical.

2025-07-22:

  • WoS: 7
  • Scopus: 6

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-07-22:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 11 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

    Análisis de liderazgo de los autores institucionales

    Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: United Arab Emirates.

    Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (Alba, Carlos G) y Último Autor (Llovell Ferret, Fèlix Lluís).

    el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido Llovell Ferret, Fèlix Lluís.