Mitä ovat uudet energiamateriaalit ja -laitteet?

Ns. uudella energialla tarkoitetaan laajassa mittakaavassa hyödyntämätöntä ja aktiivisessa tutkimus- ja kehitystyössä olevaa energiaa, joka eroaa perinteisestä energiasta, kuten kivihiilestä, öljystä, maakaasusta sekä suuresta ja keskisuuresta vesivoimasta. Esimerkiksi aurinkoenergia, tuulienergia, moderni biomassaenergia, geoterminen energia, merienergia ja vetyenergia ovat kaikki uusia energialähteitä. Uudet energiamateriaalit ovat keskeisiä materiaaleja, joita käytetään näiden uusien energialähteiden muuntamisen ja hyödyntämisen toteuttamisessa ja uusien energiateknologioiden kehittämisessä.

Tällä hetkellä tutkituimpia ja suhteellisen kypsiä uusia energiamateriaaleja ovat pääasiassa aurinkokennomateriaalit, tehoakkumateriaalit, polttokennomateriaalit, biomassaenergiamateriaalit, tuulienergiamateriaalit, superkondensaattorit, ydinenergiamateriaalit jne.

Uusien energiamateriaalien ja -laitteiden pääaine on keskeisten materiaalien ja laitesuunnittelun sekä uuden energian muuntamisen ja hyödyntämisen valmistuksen tutkimus- ja kehitystyö. Tämä pääaine on yksi ensimmäisistä opetusministeriön vuonna 2010 lisäämistä valtakunnallisesti strategisesti nouseviin toimialoihin liittyvistä pääaineista, ja se on yksi nuorimmista tekniikan materiaaliluokan pääaineista.

Professori Li Meicheng sanoi, että uusien energiamateriaalien ja -laitteiden päämerkitys piilee uusien energiamateriaalien ja -laitteiden integroinnissa. Perinteisistä materiaaleista, kuten seosmateriaaleista poiketen uudet energiamateriaalit eivät ole yksinkertaisia ​​materiaaleja, vaan niillä on rakenteellisia ja toiminnallisia ominaisuuksia. Esimerkiksi aurinkopaneelien ydinmateriaali ei ole yksinkertaista piitä, vaan se muodostaa tietyn rakenteen (kuten PN-liitos) ja voi saavuttaa valosähköisen muunnostoiminnon. Siksi uusien energiamateriaalien ja -laitteiden tutkimus ei ole vain materiaaleja tai komponentteja, vaan näiden kahden yhdistämistä. Toisin sanoen pääaine keskittyy uusien energiamateriaalien ja -laitteiden välisten murtumislinjojen murtamiseen.

Otetaan esimerkiksi sähköautot, joissa tehoakkutekniikka kehittyy nopeasti. Esimerkiksi litiumtitanaattinegatiivisen akun etuna on nopea latauskyky, pitkä käyttöikä, korkea turvallisuus jne., Haittana on alhainen energiatiheys, korkea hinta, sopii bussikäyttöön. Viime aikoina hiilinegatiivinen pikalatausakku on kuitenkin edistynyt nopeasti, ja sen korkean energiatiheyden ja alhaisen kustannusten odotetaan korvaavan litiumtitanaattinegatiivisen akun. Olipa akku millainen tahansa, sen materiaalit ja laitteet ovat erottamattomia, ja lopullisesta materiaalista on tehtävä akku. Tämä on tietysti vain pieni osa uusien energiamateriaalien ja -laitteiden tutkimuskenttää.

Mitkä ovat uusien energiamateriaalien ja -laitteiden tutkimusalueet?

Professori Li Meicheng sanoi, että nykyiset aktiiviset uusien energiamateriaalien ja -laitteiden tutkimusalueet ovat:

Ensinnäkin energian muuntoprosessi. Esimerkiksi valoenergiasta sähköä, valoenergiasta lämpöä, valoenergiasta kemiallista energiaa, tuulienergiasta sähköä, biomassaenergiasta sähköä ja niin edelleen. Esimerkiksi aurinkokennot muuttavat valoenergiaa sähköksi ja keinotekoinen fotosynteesi muuntaa valoenergian kemialliseksi energiaksi.

Toiseksi energian talteenotto ja varastointi. Marraskuussa 2016 pääministeri Li Keqiang johti kansallisen energiatoimikunnan kokousta, jossa käsiteltiin ja hyväksyttiin 13. viisivuotisenergian kehittämissuunnitelma. Li ehdotti keskittymistä uusiutuvan energian kehittämiseen ja käyttöön, erityisesti uuteen energiaan verkkoteknologiaan ja energian varastointiin, mikroverkkoteknologian läpimurtoon, kattavaan rakentamiseen "Internet +" viisauden energiaan, parantaa sähköjärjestelmän säätökykyä, lisätä uutta energiaa. , kehittää edistynyttä korkean hyötysuhteen ja energiaa säästävää teknologiaa ja energiakilpailua tieteen ja teknologian hallitsevassa huippuosassa. Energiahallinto hyväksyi vuonna 2016 ensimmäistä kertaa valtakunnallisen laajamittaisen kemiallisen energian varastoinnin demonstraatiohankkeen rakentamisen valtakunnallisesti ja esitti myös erityisiä innovaatiotavoitteita suurikapasiteettisten ultrakondensaattorien energian varastointiteknologialle. Energian varastointiteknologia on yksi tärkeimmistä tutkimusalueista seuraavan viiden vuoden aikana. Lisäksi tuuliturbiinin juoksupyörän pintapinnoite (korroosionesto- ja muut ominaisuudet), polttokennot jne. ovat uusia energiamateriaalien ja -laitteiden tutkimusaloja.

Anturit integroiduissa energiajärjestelmissä. Tämä on toinen alue, jolla professori Li on hiljattain ymmärtänyt, että uusia energiamateriaaleja ja -laitteita voidaan käyttää laajasti. Sähköjärjestelmän uudistuksen jatkuvan syventymisen taustalla perinteisen sähköverkon muuntaminen ja integroidun energiajärjestelmän rakentaminen on ollut yleinen trendi, mutta keskeisistä solmukohdista tai vaihteista on edelleen pulaa. kommunikoida keskenään. Energiajärjestelmään kytketyn energian monimutkaistuminen vaatii älykästä käyttöönottoa. Nykyisestä verkosta puuttuu kuitenkin "silmät" ja "korvat" energian nopeaa ja tarkkaa käyttöä varten. Nämä "silmät" ja "korvat", anturit, ovat juuri sitä, missä uudet energiamateriaalit ja -laitteet tulevat esiin. On todennäköistä, että uuden energiamateriaalin käyttö johtaa suureen innovaatioon.

Entä uuden energian materiaalit ja laitteet?

Heinäkuussa 2012 North China Electric Power University isännöi kolmatta kansallista symposiumia uusien energiamateriaalien ja -laitteiden rakentamisesta. Tapahtumaan osallistui yli 70 henkilöä, mukaan lukien uusien energiamateriaalien ja -laitteiden päämiehiä yli 30 yliopistosta, uusien energiayritysten ja toimialajärjestöjen edustajia sekä uusia energiajulkaisuyksiköitä. Ni Weidou, Tsinghuan yliopiston akateemikko, puhuu kehittymisestä ja lahjakkuuksien kysynnästä uuden energian alalla. Hän huomautti, että uuden energiateollisuuden kehittämisen tulee kulkea käytännöllistä tietä ja uuteen energiaan erikoistuneiden korkeakoulujen ja yliopistojen tulee perustua omiin erityispiirteisiinsä, voittaa kehityksen pullonkaula ja osallistua uuden energian rakentamiseen. Kiina Renewable Energy Association aurinkosähkökomitean apulaisjohtaja, pääsihteeri Wu Dacheng huomautti kokouksessa, uuden energian henkilöstön koulutusta pitäisi vahvistaa peruskoulutuksen yleismaailmallisia kykyjä, kohtuullinen käyttöönotto opettajien, vahvistaa vaihtoa ja yhteistä koulutusta.

Uusien energiamateriaalien ja -laitteiden tausta eri yliopistoissa on hyvin erilainen, joten kursseilla on myös omat ominaisuutensa. Pohjois-Kiinan sähkövoimayliopiston esimerkkinä sen opetussuunnitelmassa on vahva yhdistelmä tieteenaloja ja risteyksiä. Professori Li Meicheng sanoi, että uusien energiamateriaalien ja -laitteiden pääosassa on seuraavat kolme näkökohtaa: fyysinen ja kemiallinen mekanismi on perusta, materiaali on päärunko ja laite materiaalin suorituskyky. Korkeakoulujen ja yliopistojen tulisi yhdistää omat ammatilliset ominaisuutensa ja tehdä niistä kolme orgaanisesti järkevän opetussuunnitelman avulla.

Pääkurssit :(kattava tieto jokaisesta koulusta)

Kiinteän olomuodon fysiikka, fysikaalinen kemia, materiaalikemia ja fysiikka, energia, sähkökemia, tehonsyöttötekniikka, puolijohdefysiikka ja -laitteet, energian varastointimateriaalit ja valmistustekniikka, materiaalianalyysi- ja testausmenetelmät, energian muuntaminen ja soveltaminen, edistyneen energiansäästöteknologian periaate ja tekniikka, aurinkokennot, litiumioniakun periaate ja tekniikka, energiajärjestelmän integroinnin suunnittelu, luentosarjan maailman uusi energiakehitystrendi jne.

Ja uusi energiatieteen ja tekniikan suuri ero

Molemmat pääaineet kuuluvat tekniikan kategoriaan, mutta uudet energiamateriaalit ja -laitteet kuuluvat materiaaliluokkaan ja uusi energiatiede ja -tekniikka energiavoimaluokkaan. Uusi energiatiede ja -tekniikka on suunnattu uuteen energiateollisuuteen, jolla on vahva poikkitieteellinen ja laaja ammatillinen kenttä. Tieteen perusta on peräisin useista tieteistä ja tekniikasta, ja se liittyy läheisesti fysiikkaan, kemiaan, materiaaleihin, koneisiin, elektroniikkaan, tietoon, ohjelmistoihin, talouteen ja moniin muihin pääaineisiin. Sosiaalisten tarpeiden ja oman ammatillisen kertymisen mukaan korkeakoulut ja yliopistot ovat asettaneet omat ominaisuutensa uudelle energiatieteen ja tekniikan pääaineelle, koulutustavoitteet, opetussuunnitelma Asetukset, pääsuunta ja niin edelleen ovat aivan erilaisia.