Какви са новите енергийни материали и устройства?

Така наречената нова енергия се отнася до енергията, която не е била използвана в голям мащаб и е в процес на активно изследване и развитие, която е различна от конвенционалната енергия като въглища, нефт, природен газ и голяма и средна водна енергия. Например слънчевата енергия, вятърната енергия, съвременната енергия от биомаса, геотермалната енергия, океанската енергия и водородната енергия са нови източници на енергия. Новите енергийни материали са ключовите материали, използвани в процеса на реализиране на трансформацията и използването на тези нови енергийни източници и разработването на нови енергийни технологии.

Понастоящем по-проучените и сравнително зрели нови енергийни материали са главно материали за слънчеви клетки, материали за батерии, материали за горивни клетки, енергийни материали от биомаса, материали за вятърна енергия, суперкондензатори, материали за ядрена енергия и др.

Специалността за нови енергийни материали и устройства е специалността за изследване и развитие на ключови материали и дизайн на устройства и производство на ново преобразуване и използване на енергия. Тази специалност е една от първите партиди специалности, свързани с национални стратегически нововъзникващи индустрии, добавени от Министерството на образованието през 2010 г., и е една от най-младите специалности в материалната категория инженерство.

Професор Li Meicheng каза, че конотацията на специалността нови енергийни материали и устройства се крие в интегрирането на нови енергийни материали и устройства. За разлика от традиционните материали, като сплави, новите енергийни материали не са прости материали, а имат структурни и функционални свойства. Например, основният материал на слънчевите панели не е обикновен силиций, а образува определена структура (като PN преход) и може да постигне функция за фотоелектрично преобразуване. Следователно изследването на нови енергийни материали и устройства не е само за материали или компоненти, а за комбиниране на двете. С други думи, специалността се фокусира върху това как да се пробият линиите на разлом между нови енергийни материали и устройства.

Вземете например електрическите автомобили, където технологията за батерии се развива бързо. Например, литиево-титанатната отрицателна батерия има предимствата на бързо зареждане, дълъг живот, висока безопасност и т.н., недостатъкът е ниска енергийна плътност, висока цена, подходяща за използване в автобус. Въпреки това, напоследък батерията с бързо зареждане с въглероден отрицателен полюс постигна бърз напредък и се очаква нейната висока енергийна плътност и ниска цена да заменят батерията с отрицателен полюс на литиев титанат. Без значение какъв вид батерия, нейните материали и устройства са неразделни и крайният материал трябва да бъде направен в батерия. Разбира се, това е само малка част от изследователската област на нови енергийни материали и устройства.

Какви са изследователските области на новите енергийни материали и устройства?

Професор Li Meicheng каза, че настоящите активни изследователски области на нови енергийни материали и основни устройства са:

Първо, процесът на преобразуване на енергия. Например светлинна енергия към електричество, светлинна енергия към топлина, светлинна енергия към химическа енергия, вятърна енергия към електричество, енергия от биомаса към електричество и т.н. Например слънчевите клетки преобразуват светлинната енергия в електричество, а изкуствената фотосинтеза преобразува светлинната енергия в химическа.

Второ, улавяне и съхранение на енергия. През ноември 2016 г. премиерът Ли Къцян председателства среща на Националната енергийна комисия, която обсъди и одобри 13-ия петгодишен план за енергийно развитие. Ли предложи да се съсредоточи върху развитието и използването на възобновяема енергия, особено върху новата енергия в мрежовата технология и съхранението на енергия, пробив в технологията на микромрежата, цялостната конструкция "Интернет +" енергия на мъдростта, подобряване на способността за регулиране на енергийната система, увеличаване на способността за нова енергия , разработване на усъвършенствана високоефективна и енергоспестяваща технология и енергийна конкуренция, водещите върхове на науката и технологиите. През 2016 г. Националната енергийна администрация одобри изграждането на национален широкомащабен демонстрационен проект за съхранение на химическа енергия за първи път в цялата страна и също така предложи конкретни цели за иновации за технологията за съхранение на енергия на ултракондензатори с голям капацитет. Технологията за съхранение на енергия ще бъде една от ключовите изследователски области през следващите пет години. В допълнение, повърхностното покритие на работното колело на вятърните турбини (антикорозионни и други свойства), горивните клетки и т.н. са нови енергийни материали и изследователски области.

Сензори в интегрирани енергийни системи. Това е друга област, в която професор Ли наскоро осъзна, че новите енергийни материали и устройства могат да бъдат широко използвани. На фона на непрекъснатото задълбочаване на реформата на електроенергийната система, трансформацията на традиционната електроенергийна мрежа и изграждането на интегрирана енергийна система са общата тенденция, но все още липсват ключови възли или преминавания към общуват помежду си. Нарастващата сложност на енергията, свързана с енергийната система, изисква интелигентно внедряване. Сегашната мрежа обаче няма "очи" и "уши", за да разгръща енергията бързо и точно. Тези „очи“ и „уши“, сензори, са точно мястото, където се появява професията на новите енергийни материали и устройства. Вероятно използването на нов енергиен материал ще доведе до голяма иновация.

Какво ще кажете за новите енергийни материали и устройства?

През юли 2012 г. Севернокитайският електроенергетичен университет беше домакин на третия национален симпозиум за изграждането на нови енергийни материали и устройства. Повече от 70 души участваха в събитието, включително ръководители на нови енергийни материали и устройства от повече от 30 университета, представители на нови енергийни предприятия и индустриални асоциации и нови енергийни издателски звена. Ni Weidou, академик от университета Цинхуа, говори за развитието и търсенето на таланти в областта на новата енергия. Той посочи, че развитието на новата енергийна индустрия трябва да поеме по практически път, а колежите и университетите, специализирани в нова енергия, трябва да се основават на собствените си характеристики, да преодолеят затрудненията в развитието и да допринесат за изграждането на нова енергия. Заместник-директорът на фотоволтаичния комитет на Китайската асоциация за възобновяема енергия, генералният секретар Wu Dacheng посочи на срещата, новото обучение на енергиен персонал трябва да засили основното образование на универсални таланти, разумното въвеждане на учители, да засили обмена и съвместното образование.

Основата на специалността за нови енергийни материали и устройства в различните университети е много различна, така че курсовете също имат свои собствени характеристики. Вземайки Севернокитайския електроенергетичен университет като пример, неговата учебна програма включва силна комбинация от дисциплини и пресечни точки. Професор Li Meicheng каза, че основните нови енергийни материали и устройства включват следните три аспекта: физическият и химичен механизъм е основата, материалът е основното тяло, а устройството е производителността на материала. Колежите и университетите трябва да комбинират собствените си професионални характеристики и да направят трите органично чрез разумна настройка на учебната програма.

Основни курсове : (изчерпателна информация за всяко училище)

Физика на твърдото тяло, физична химия, материална химия и физика, енергия, електрохимия, технология за захранване, физика и устройства на полупроводниците, материали за съхранение на енергия и технология за подготовка, анализ на материалите и методи за изпитване, трансформация и приложение на енергия, принципът на усъвършенстваната енергоспестяваща технология и технология, слънчеви клетки, принцип и технология на литиево-йонна батерия, дизайн на интегриране на енергийна система, нова световна тенденция за енергийно развитие на серия лекции и др.

И новата енергийна наука и инженерство основна разлика

И двете специалности принадлежат към инженерната категория, но новите енергийни материали и устройства принадлежат към материалната категория, а новата енергийна наука и инженерството принадлежат към категорията енергийна мощност. Новата енергийна наука и инженерство са ориентирани към новата енергийна индустрия със силна интердисциплинарност и голям професионален обхват. Основата на дисциплината идва от множество науки и инженерство и е тясно свързана с физика, химия, материали, машини, електроника, информация, софтуер, икономика и много други специалности. В зависимост от социалните нужди и собственото си професионално натрупване, колежите и университетите са създали свои собствени характеристики на нови енергийни науки и инженерни специалности, целите на обучението, настройките на учебната програма, основните направления и така нататък са доста различни.