Care sunt materialele și dispozitivele energetice noi?

Așa-numita energie nouă se referă la energia care nu a fost utilizată pe scară largă și este în curs de cercetare și dezvoltare activă, care este diferită de energia convențională, cum ar fi cărbunele, petrolul, gazele naturale și hidroenergia mari și mijlocii. De exemplu, energia solară, energia eoliană, energia modernă din biomasă, energia geotermală, energia oceanică și energia hidrogenului sunt toate surse noi de energie. Noile materiale energetice sunt materialele cheie utilizate în procesul de realizare a transformării și utilizării acestor noi surse de energie și de dezvoltare a noilor tehnologii energetice.

În prezent, noile materiale energetice mai studiate și relativ mature sunt în principal materiale pentru celule solare, materiale pentru baterii de putere, materiale pentru celule de combustibil, materiale pentru energie din biomasă, materiale pentru energie eoliană, supercondensatori, materiale pentru energie nucleară etc.

Principala materiale și dispozitive energetice noi este cea mai importantă cercetare și dezvoltare a materialelor cheie și proiectarea dispozitivelor și producția de conversie și utilizare a energiei noi. Această specializare este una dintre primele serii de specializări legate de industriile emergente strategice naționale adăugate de Ministerul Educației în 2010 și este una dintre cele mai tinere specializări din categoria materialelor de inginerie.

Profesorul Li Meicheng a spus că conotația majorității materialelor și dispozitivelor energetice noi constă în integrarea materialelor și dispozitivelor energetice noi. Spre deosebire de materialele tradiționale, cum ar fi materialele aliaje, noile materiale energetice nu sunt materiale simple, ci au proprietăți structurale și funcționale. De exemplu, materialul de bază al panourilor solare nu este simplu siliciu, ci pentru a forma o anumită structură (cum ar fi joncțiunea PN) și poate realiza funcția de conversie fotoelectrică. Prin urmare, cercetarea de noi materiale și dispozitive energetice nu este doar materiale sau componente, ci să combine cele două. Cu alte cuvinte, principalul se concentrează asupra modului de a trece peste liniile de falie dintre noile materiale și dispozitive energetice.

Luați mașinile electrice, de exemplu, unde tehnologia bateriilor de putere evoluează rapid. De exemplu, bateria negativă cu titanat de litiu are avantajele performanței de încărcare rapidă, durată lungă de viață, siguranță ridicată etc., dezavantajul este densitatea scăzută de energie, prețul ridicat, potrivit pentru utilizarea autobuzului. Cu toate acestea, recent, bateria cu încărcare rapidă cu carbon negativ a făcut progrese rapide, iar densitatea sa ridicată de energie și costul scăzut sunt de așteptat să înlocuiască bateria cu titanat de litiu negativ. Indiferent de ce fel de baterie, materialele și dispozitivele sale sunt inseparabile, iar materialul final trebuie transformat într-o baterie. Desigur, aceasta este doar o mică parte din domeniul de cercetare al noilor materiale și dispozitive energetice.

Care sunt domeniile de cercetare ale materialelor și dispozitivelor energetice noi?

Profesorul Li Meicheng a spus că domeniile actuale de cercetare active ale noilor materiale și dispozitive energetice majore sunt:

În primul rând, procesul de conversie a energiei. De exemplu, energia luminoasă la electricitate, energia luminoasă la încălzire, energia luminoasă la energie chimică, energia eoliană la electricitate, energia din biomasă la electricitate și așa mai departe. De exemplu, celulele solare transformă energia luminoasă în electricitate, iar fotosinteza artificială transformă energia luminoasă în energie chimică.

În al doilea rând, captarea și stocarea energiei. În noiembrie 2016, premierul Li Keqiang a prezidat o ședință a Comisiei Naționale pentru Energie, care a deliberat și aprobat al 13-lea Plan cincinal de dezvoltare energetică. Li a sugerat să se concentreze asupra dezvoltării și utilizării energiei regenerabile, în special pe tehnologia rețelei și stocarea energiei noi, dezvoltarea tehnologiei de rețea micro, construcția cuprinzătoare „Internet +” energie înțelepciunea, îmbunătățirea capacității de ajustare a sistemului de alimentare, creșterea capacității de energie nouă dată. , dezvoltarea avansată de înaltă eficiență și tehnologie de economisire a energiei și competiția energetică, culmile dominante ale științei și tehnologiei. În 2016, Administrația Națională a Energiei a aprobat construirea proiectului național demonstrativ de stocare a energiei chimice la scară largă pentru prima dată la nivel național și, de asemenea, a propus obiective specifice de inovare pentru tehnologia de stocare a energiei a ultracondensatoarelor de mare capacitate. Tehnologia de stocare a energiei va fi unul dintre domeniile cheie de cercetare în următorii cinci ani. În plus, acoperirea suprafeței rotorului turbinei eoliene (anticoroziune și alte proprietăți), pilele de combustie etc., sunt noi domenii de cercetare a materialelor și dispozitivelor energetice.

Senzori în sisteme energetice integrate. Acesta este un alt domeniu în care profesorul Li și-a dat seama recent că noile materiale și dispozitive energetice pot fi utilizate pe scară largă. Pe fondul aprofundării continue a reformei sistemului de energie electrică, transformarea rețelei electrice tradiționale și construirea sistemului energetic integrat au fost tendința generală, dar există încă o lipsă de noduri cheie sau treceri la comunica între ei. Complexitatea tot mai mare a energiei conectate la sistemul energetic necesită o implementare inteligentă. Cu toate acestea, rețelei actuale îi lipsesc „ochii” și „urechile” pentru a distribui energia rapid și precis. Acești „ochi” și „urechi”, senzori, sunt exact locul unde intervine noile profesii de materiale și dispozitive energetice. Este probabil ca utilizarea unui nou material energetic să conducă la o mare inovație.

Cum rămâne cu materialele și dispozitivele de energie nouă?

În iulie 2012, Universitatea de Energie Electrică din China de Nord a găzduit cel de-al treilea Simpozion național privind construcția de noi materiale și dispozitive energetice. La eveniment au participat peste 70 de persoane, inclusiv directori de materiale și dispozitive energetice noi de la peste 30 de universități, reprezentanți ai întreprinderilor noi din domeniul energiei și asociațiilor din industrie și unități de editare energetică nouă. Ni Weidou, academician al Universității Tsinghua, vorbește despre dezvoltarea și cererea de talent în domeniul energiei noi. El a subliniat că dezvoltarea noii industriei energetice ar trebui să parcurgă un drum practic, iar colegiile și universitățile specializate în energie nouă ar trebui să se bazeze pe propriile caracteristici, să depășească blocajul de dezvoltare și să contribuie la construirea de energie nouă. Asociația pentru Energie Regenerabilă din China, director adjunct al comitetului fotovoltaic, secretarul general Wu Dacheng a subliniat în cadrul reuniunii, noua pregătire a personalului de energie ar trebui să consolideze educația de bază a talentelor universale, introducerea rezonabilă a profesorilor, să consolideze schimburile și educația comună.

Contextul noilor materiale și dispozitive energetice majore în diferite universități este foarte diferit, astfel încât cursurile au și propriile caracteristici. Luând ca exemplu Universitatea North China Electric Power, curriculum-ul său prezintă o combinație puternică de discipline și intersecții. Profesorul Li Meicheng a spus că majoritatea materialelor și dispozitivelor energetice noi implică următoarele trei aspecte: mecanismul fizic și chimic este baza, materialul este corpul principal și dispozitivul este performanța materialului. Colegiile și universitățile ar trebui să-și combine propriile caracteristici profesionale și să le facă pe cele trei în mod organic, printr-un program rezonabil.

Cursuri principale :(informații complete despre fiecare școală)

Fizica solidelor, chimie fizică, chimia și fizica materialelor, energie, electrochimie, tehnologie de alimentare cu energie, fizică și dispozitive semiconductoare, materiale de stocare a energiei și tehnologie de pregătire, metode de analiză și testare a materialelor, transformare și aplicare a energiei, principiul tehnologiei avansate de economisire a energiei și tehnologie, celule solare, principiul și tehnologia bateriei litiu-ion, proiectarea de integrare a sistemului energetic, noua tendință de dezvoltare a energiei din lume a serii de prelegeri etc.

Și noua știință a energiei și inginerie diferență majoră

Ambele specializări aparțin categoriei de inginerie, dar materialele și dispozitivele energetice noi aparțin categoriei de materiale, iar știința și ingineria energiei noi aparțin categoriei de energie energetică. Noua știință și inginerie energetică este orientată către noua industrie a energiei, cu o interdisciplinare puternică și o arie profesională mare. Fundația disciplinei provine din mai multe științe și inginerie și este strâns legată de fizică, chimie, materiale, mașini, electronice, informații, software, economie și multe alte domenii. În funcție de nevoile sociale și de propria acumulare profesională, colegiile și universitățile și-au stabilit propriile caracteristici ale noii științe energetice și inginerie majoră, obiectivele de formare, setările curriculumului, direcția majoră și așa mai departe sunt destul de diferite.