Τι είναι τα νέα ενεργειακά υλικά και συσκευές;

Η λεγόμενη νέα ενέργεια αναφέρεται στην ενέργεια που δεν έχει χρησιμοποιηθεί σε μεγάλη κλίμακα και βρίσκεται υπό ενεργό έρευνα και ανάπτυξη, η οποία διαφέρει από τη συμβατική ενέργεια όπως ο άνθρακας, το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και η μεγάλη και μεσαία υδροηλεκτρική ενέργεια. Για παράδειγμα, η ηλιακή ενέργεια, η αιολική ενέργεια, η σύγχρονη ενέργεια από βιομάζα, η γεωθερμική ενέργεια, η ενέργεια των ωκεανών και η ενέργεια υδρογόνου είναι όλες νέες πηγές ενέργειας. Τα νέα ενεργειακά υλικά είναι τα βασικά υλικά που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία υλοποίησης του μετασχηματισμού και χρήσης αυτών των νέων πηγών ενέργειας και στην ανάπτυξη νέων ενεργειακών τεχνολογιών.

Επί του παρόντος, τα πιο μελετημένα και σχετικά ώριμα νέα ενεργειακά υλικά είναι κυρίως υλικά ηλιακών κυψελών, υλικά μπαταριών ισχύος, υλικά κυψελών καυσίμου, ενεργειακά υλικά βιομάζας, υλικά αιολικής ενέργειας, υπερπυκνωτές, υλικά πυρηνικής ενέργειας κ.λπ.

Η κύρια κατηγορία των νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών είναι η κύρια έρευνα και ανάπτυξη βασικών υλικών και ο σχεδιασμός και η κατασκευή συσκευών μετατροπής και χρήσης νέας ενέργειας. Αυτός ο κλάδος είναι ένας από τους πρώτους κλάδους που σχετίζονται με εθνικές στρατηγικές αναδυόμενες βιομηχανίες που προστέθηκαν από το Υπουργείο Παιδείας το 2010 και είναι ένας από τους νεότερους κλάδους στην κατηγορία υλικών της μηχανικής.

Ο καθηγητής Li Meicheng είπε ότι η σημασία των βασικών νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών έγκειται στην ενσωμάτωση νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών. Διαφορετικά από τα παραδοσιακά υλικά, όπως τα υλικά από κράμα, τα νέα ενεργειακά υλικά δεν είναι απλά υλικά, αλλά έχουν δομικές και λειτουργικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, το υλικό πυρήνα των ηλιακών συλλεκτών δεν είναι απλό πυρίτιο, αλλά για να σχηματίσει μια συγκεκριμένη δομή (όπως η διασταύρωση PN), και μπορεί να επιτύχει λειτουργία φωτοηλεκτρικής μετατροπής. Επομένως, η έρευνα νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών δεν είναι μόνο υλικά ή εξαρτήματα, αλλά για να συνδυαστούν και τα δύο. Με άλλα λόγια, η κύρια επικεντρώνεται στο πώς να ξεπεράσει τις γραμμές ρήξης μεταξύ νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών.

Πάρτε τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, για παράδειγμα, όπου η τεχνολογία των μπαταριών ισχύος εξελίσσεται ταχέως. Για παράδειγμα, η αρνητική μπαταρία τιτανικού λιθίου έχει τα πλεονεκτήματα της γρήγορης απόδοσης φόρτισης, της μεγάλης διάρκειας ζωής, της υψηλής ασφάλειας κ.λπ., το μειονέκτημα είναι η χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα, η υψηλή τιμή, κατάλληλη για χρήση λεωφορείου. Ωστόσο, πρόσφατα, η μπαταρία γρήγορης φόρτισης με αρνητικό άνθρακα έχει σημειώσει ταχεία πρόοδο και η υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και το χαμηλό κόστος της αναμένεται να αντικαταστήσουν την αρνητική μπαταρία τιτανικού λιθίου. Ανεξάρτητα από το είδος της μπαταρίας, τα υλικά και οι συσκευές της είναι αδιαχώριστα και το τελικό υλικό πρέπει να γίνει μπαταρία. Φυσικά, αυτό είναι μόνο ένα μικρό μέρος του ερευνητικού πεδίου των νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών.

Ποιοι είναι οι ερευνητικοί τομείς των νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών;

Ο καθηγητής Li Meicheng είπε ότι οι τρέχοντες ενεργοί τομείς έρευνας των νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών είναι οι εξής:

Πρώτον, η διαδικασία της μετατροπής ενέργειας. Για παράδειγμα, η φωτεινή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια, η φωτεινή ενέργεια στη θερμότητα, η φωτεινή ενέργεια στη χημική ενέργεια, η αιολική ενέργεια στην ηλεκτρική ενέργεια, η ενέργεια από βιομάζα σε ηλεκτρική ενέργεια κ.λπ. Για παράδειγμα, τα ηλιακά κύτταρα μετατρέπουν την φωτεινή ενέργεια σε ηλεκτρική και η τεχνητή φωτοσύνθεση μετατρέπει την φωτεινή ενέργεια σε χημική ενέργεια.

Δεύτερον, δέσμευση και αποθήκευση ενέργειας. Τον Νοέμβριο του 2016, ο πρωθυπουργός Li Keqiang προήδρευσε σε συνεδρίαση της Εθνικής Επιτροπής Ενέργειας, η οποία συζήτησε και ενέκρινε το 13ο Πενταετές Σχέδιο Ενεργειακής Ανάπτυξης. Ο Λι πρότεινε να επικεντρωθεί στην ανάπτυξη και χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ειδικά στη νέα ενέργεια στο δίκτυο τεχνολογία και αποθήκευση ενέργειας, στην πρωτοποριακή τεχνολογία μικροδικτύων, στην ολοκληρωμένη κατασκευή "Internet +" wisdom energy, στη βελτίωση της ικανότητας προσαρμογής του συστήματος ισχύος, στην αύξηση της νέας ενέργειας δεδομένης ικανότητας , ανάπτυξη προηγμένης τεχνολογίας υψηλής απόδοσης και εξοικονόμησης ενέργειας και ανταγωνισμού ενέργειας στα επιβλητικά ύψη της επιστήμης και της τεχνολογίας. Το 2016, η Εθνική Υπηρεσία Ενέργειας ενέκρινε την κατασκευή του εθνικού έργου επίδειξης αποθήκευσης χημικής ενέργειας μεγάλης κλίμακας για πρώτη φορά σε εθνικό επίπεδο και επίσης πρότεινε συγκεκριμένους στόχους καινοτομίας για την τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας υπερπυκνωτών μεγάλης χωρητικότητας. Η τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας θα είναι ένας από τους βασικούς ερευνητικούς τομείς τα επόμενα πέντε χρόνια. Επιπλέον, η επιφανειακή επίστρωση πτερωτής ανεμογεννητριών (αντιδιαβρωτική και άλλες ιδιότητες), οι κυψέλες καυσίμου κ.λπ., αποτελούν πεδία έρευνας νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών.

Αισθητήρες σε ολοκληρωμένα ενεργειακά συστήματα. Αυτός είναι ένας άλλος τομέας όπου ο καθηγητής Li συνειδητοποίησε πρόσφατα ότι νέα ενεργειακά υλικά και συσκευές μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρέως. Στο πλαίσιο της συνεχούς εμβάθυνσης της μεταρρύθμισης του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, ο μετασχηματισμός του παραδοσιακού δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας και η κατασκευή του ολοκληρωμένου ενεργειακού συστήματος ήταν η γενική τάση, αλλά εξακολουθεί να υπάρχει έλλειψη βασικών κόμβων ή μεταγωγών σε επικοινωνούν μεταξύ τους. Η αυξανόμενη πολυπλοκότητα της ενέργειας που συνδέεται με το ενεργειακό σύστημα απαιτεί έξυπνη ανάπτυξη. Το τρέχον πλέγμα, ωστόσο, δεν έχει «μάτια» και «αυτιά» για να αναπτύξει ενέργεια γρήγορα και με ακρίβεια. Αυτά τα "μάτια" και τα "αυτιά", οι αισθητήρες, είναι ακριβώς εκεί που μπαίνει το επάγγελμα των νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών. Είναι πιθανό ότι η χρήση ενός νέου ενεργειακού υλικού θα οδηγήσει σε μια μεγάλη καινοτομία.

Τι γίνεται με Υλικά και συσκευές Νέας Ενέργειας;

Τον Ιούλιο του 2012, το North China Electric Power University φιλοξένησε το τρίτο Εθνικό Συμπόσιο για την κατασκευή νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών. Περισσότερα από 70 άτομα συμμετείχαν στην εκδήλωση, συμπεριλαμβανομένων διευθυντών νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών από περισσότερα από 30 πανεπιστήμια, εκπροσώπων επιχειρήσεων νέας ενέργειας και βιομηχανικών ενώσεων και εκδοτικών μονάδων νέων ενεργειακών εκδόσεων. Ο Ni Weidou, ακαδημαϊκός του Πανεπιστημίου Tsinghua, μιλά για την ανάπτυξη και τη ζήτηση ταλέντων στον τομέα της νέας ενέργειας. Επεσήμανε ότι η ανάπτυξη της νέας ενεργειακής βιομηχανίας πρέπει να ακολουθήσει πρακτικό δρόμο και τα κολέγια και τα πανεπιστήμια που ειδικεύονται στη νέα ενέργεια πρέπει να βασίζονται στα δικά τους χαρακτηριστικά, να ξεπεράσουν το αναπτυξιακό στενό και να συμβάλλουν στην κατασκευή νέας ενέργειας. Ο αναπληρωτής διευθυντής της επιτροπής φωτοβολταϊκών της Ένωσης Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας της Κίνας, ο γενικός γραμματέας Wu Dacheng επεσήμανε στη συνάντηση, η εκπαίδευση του προσωπικού της νέας ενέργειας θα πρέπει να ενισχύσει τη βασική εκπαίδευση των καθολικών ταλέντων, τη λογική εισαγωγή δασκάλων, την ενίσχυση των ανταλλαγών και την κοινή εκπαίδευση.

Το υπόβαθρο των νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών σε διαφορετικά πανεπιστήμια είναι πολύ διαφορετικό, επομένως τα μαθήματα έχουν επίσης τα δικά τους χαρακτηριστικά. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το North China Electric Power University, το πρόγραμμα σπουδών του περιλαμβάνει έναν ισχυρό συνδυασμό κλάδων και διασταυρώσεων. Ο καθηγητής Li Meicheng είπε ότι το μεγαλύτερο μέρος των νέων ενεργειακών υλικών και συσκευών περιλαμβάνει τις ακόλουθες τρεις πτυχές: ο φυσικός και χημικός μηχανισμός είναι η βάση, το υλικό είναι το κύριο σώμα και η συσκευή είναι η απόδοση του υλικού. Τα κολέγια και τα πανεπιστήμια θα πρέπει να συνδυάζουν τα δικά τους επαγγελματικά χαρακτηριστικά και να κάνουν τα τρία οργανικά μέσα από ένα λογικό πρόγραμμα σπουδών.

Κύρια μαθήματα: (περιεκτικές πληροφορίες για κάθε σχολείο)

Φυσική στερεάς κατάστασης, φυσική χημεία, χημεία υλικών και φυσική, ενέργεια, ηλεκτροχημεία, τεχνολογία τροφοδοσίας ρεύματος, φυσική και συσκευές ημιαγωγών, υλικά αποθήκευσης ενέργειας και τεχνολογία προετοιμασίας, μέθοδοι ανάλυσης και δοκιμής υλικών, μετασχηματισμός και εφαρμογή ενέργειας, η αρχή της προηγμένης τεχνολογίας εξοικονόμησης ενέργειας και τεχνολογία, ηλιακά κύτταρα, αρχή και τεχνολογία μπαταριών ιόντων λιθίου, σχεδιασμός ολοκλήρωσης ενεργειακών συστημάτων, η νέα τάση ανάπτυξης ενέργειας στον κόσμο της σειράς διαλέξεων κ.λπ.

Και η νέα ενεργειακή επιστήμη και η μηχανική σημαντική διαφορά

Και οι δύο μεγάλες κατηγορίες ανήκουν στην κατηγορία της μηχανικής, αλλά τα νέα ενεργειακά υλικά και συσκευές ανήκουν στην κατηγορία των υλικών και η νέα ενεργειακή επιστήμη και η μηχανική ανήκουν στην κατηγορία ενέργειας ενέργειας. Η νέα ενεργειακή επιστήμη και μηχανική είναι προσανατολισμένη στη νέα ενεργειακή βιομηχανία, με ισχυρό διεπιστημονικό και μεγάλο επαγγελματικό εύρος. Το θεμέλιο της πειθαρχίας προέρχεται από πολλές επιστήμες και τη μηχανική και σχετίζεται στενά με τη φυσική, τη χημεία, τα υλικά, τα μηχανήματα, τα ηλεκτρονικά, τις πληροφορίες, το λογισμικό, την οικονομία και πολλές άλλες ειδικότητες. Σύμφωνα με τις κοινωνικές ανάγκες και τη δική τους επαγγελματική συσσώρευση, τα κολέγια και τα πανεπιστήμια έχουν δημιουργήσει τα δικά τους χαρακτηριστικά της νέας ενεργειακής επιστήμης και μηχανικής, οι στόχοι εκπαίδευσης, οι ρυθμίσεις προγράμματος σπουδών, η κύρια κατεύθυνση και ούτω καθεξής είναι αρκετά διαφορετικοί.