Що таке нові енергетичні матеріали та пристрої?

Так звана нова енергія відноситься до енергії, яка не використовувалася у великих масштабах і знаходиться в стадії активних досліджень і розробок, яка відрізняється від традиційної енергії, такої як вугілля, нафта, природний газ і велика і середня гідроенергетика. Наприклад, сонячна енергія, енергія вітру, сучасна енергія біомаси, геотермальна енергія, енергія океану та воднева енергія є новими джерелами енергії. Нові енергетичні матеріали є ключовими матеріалами, які використовуються в процесі реалізації трансформації та використання цих нових джерел енергії та розробки нових енергетичних технологій.

В даний час більш вивчені та відносно зрілі нові енергетичні матеріали - це переважно матеріали для сонячних батарей, матеріалів для силових батарей, матеріалів для паливних елементів, матеріалів для енергії біомаси, матеріалів для енергії вітру, суперконденсаторів, матеріалів для ядерної енергії тощо.

Спеціалізація нових енергетичних матеріалів і пристроїв - це спеціальність дослідження та розробки ключових матеріалів і проектування пристроїв, а також виробництва нових засобів перетворення та використання енергії. Ця спеціальність є однією з перших спеціальностей, пов’язаних із національними стратегічними галузями, що розвиваються, доданих Міністерством освіти у 2010 році, і це одна з наймолодших спеціальностей у матеріальній категорії інженерії.

Професор Лі Мейчен сказав, що сенс нових енергетичних матеріалів і пристроїв полягає в інтеграції нових енергетичних матеріалів і пристроїв. На відміну від традиційних матеріалів, таких як сплави, нові енергетичні матеріали не є простими матеріалами, а мають структурні та функціональні властивості. Наприклад, основним матеріалом сонячних панелей є не простий кремній, а утворює певну структуру (наприклад, PN-перехід) і може досягати функції фотоелектричного перетворення. Таким чином, дослідження нових енергетичних матеріалів і пристроїв полягає не тільки в матеріалах або компонентах, але в їх поєднанні. Іншими словами, основна увага зосереджена на тому, як прорватися через лінії розлому між новими енергетичними матеріалами та пристроями.

Візьмемо, наприклад, електромобілі, де технологія акумуляторних батарей швидко розвивається. Наприклад, негативна батарея з титанату літію має переваги швидкої зарядки, тривалого терміну служби, високої безпеки тощо, недоліком є ​​низька щільність енергії, висока ціна, підходить для використання в автобусі. Однак нещодавно батарея швидкої зарядки з вуглецевим полюсом досягла швидкого прогресу, і очікується, що її висока щільність енергії та низька вартість замінять літій-титанатну батарею з негативним полюсом. Незалежно від типу батареї, її матеріали та пристрої нероздільні, і кінцевий матеріал повинен бути виготовлений у батарею. Звичайно, це лише мала частина дослідницького поля нових енергетичних матеріалів і пристроїв.

Які напрямки дослідження нових енергетичних матеріалів і пристроїв?

Професор Лі Мейчен сказав, що поточні активні напрямки досліджень нових енергетичних матеріалів і пристроїв:

По-перше, процес перетворення енергії. Наприклад, енергію світла перетворити на електрику, енергію світла на тепло, енергію світла на хімічну енергію, енергію вітру на електрику, енергію біомаси на електрику тощо. Наприклад, сонячні батареї перетворюють світлову енергію в електричну, а штучний фотосинтез перетворює світлову енергію в хімічну.

По-друге, захоплення та зберігання енергії. У листопаді 2016 року прем'єр Лі Кецян головував на засіданні Національної енергетичної комісії, яка обговорила та затвердила 13-й п'ятирічний план розвитку енергетики. Лі запропонував зосередитись на розвитку та використанні відновлюваних джерел енергії, особливо на новій енергетиці на мережевих технологіях та накопиченні енергії, прориві мікромережевих технологій, всебічній побудові «Інтернет +» енергія мудрості, покращенні здатності коригувати енергосистему, збільшенні нових можливостей енергії , розробляти передові високоефективні та енергозберігаючі технології та енергетичну конкуренцію, що досягає вищих досягнень науки й техніки. У 2016 році Національна енергетична адміністрація схвалила будівництво національного великомасштабного демонстраційного проекту зберігання хімічної енергії вперше в масштабах країни, а також висунула конкретні інноваційні цілі для технології зберігання енергії ультраконденсаторів великої ємності. Технологія накопичення енергії стане одним із ключових напрямів досліджень у найближчі п’ять років. Крім того, покриття поверхні робочого колеса вітрових турбін (антикорозійні та інші властивості), паливні елементи тощо є новими галузями дослідження енергетичних матеріалів і пристроїв.

Датчики в інтегрованих енергетичних системах. Це ще одна сфера, де професор Лі нещодавно зрозумів, що нові енергетичні матеріали та пристрої можуть бути широко використані. На тлі постійного поглиблення реформування електроенергетичної системи загальною тенденцією є трансформація традиційної електромережі та побудова об’єднаної енергосистеми, але все ще бракує ключових вузлів або переходів на спілкуватися один з одним. Зростаюча складність енергії, підключеної до енергетичної системи, вимагає розумного розгортання. Проте нинішній електромережі бракує «очей» і «вух» для швидкого й точного розподілу енергії. Ці «очі» та «вуха», датчики, є саме тим місцем, де з’являється професія нових енергетичних матеріалів та пристроїв. Ймовірно, що використання нового енергетичного матеріалу призведе до великої інновації.

Що щодо нових енергетичних матеріалів і пристроїв?

У липні 2012 року Північно-Китайський електроенергетичний університет провів третій Національний симпозіум зі створення нових енергетичних матеріалів і пристроїв. Понад 70 осіб взяли участь у заході, у тому числі керівники нових енергетичних матеріалів і пристроїв з понад 30 університетів, представники нових енергетичних підприємств і галузевих асоціацій, а також видавничих підрозділів нової енергетики. Ні Вейдоу, академік Університету Цінхуа, говорить про розвиток та попит на таланти у сфері нової енергії. Він зазначив, що розвиток нової енергетичної галузі має йти практичним шляхом, а коледжі та університети, що спеціалізуються на новій енергетиці, повинні спиратися на власні особливості, подолати вузькі місця розвитку та сприяти будівництву нової енергетики. Заступник директора фотоелектричного комітету Асоціації відновлюваної енергетики Китаю, генеральний секретар Ву Дачен відзначив під час зустрічі, що нова підготовка персоналу в галузі енергетики має зміцнити базову освіту універсальних талантів, розумне впровадження вчителів, посилити обміни та спільне навчання.

Передумови вивчення нових енергетичних матеріалів і пристроїв у різних університетах дуже відрізняються, тому курси також мають свої особливості. Беручи приклад Північнокитайського електроенергетичного університету, його навчальна програма містить сильну комбінацію дисциплін і перетинів. Професор Лі Мейчен сказав, що основні нові енергетичні матеріали та пристрої охоплюють наступні три аспекти: фізичний і хімічний механізм є основою, матеріал є основною частиною, а пристрій є продуктивністю матеріалу. Коледжі та університети повинні поєднувати власні професійні характеристики та органічно створювати ці три за допомогою розумного налаштування навчального плану.

Основні курси :(вичерпна інформація про кожну школу)

Фізика твердого тіла, фізична хімія, хімія та фізика матеріалів, енергетика, електрохімія, технологія електропостачання, фізика та прилади напівпровідників, матеріали для накопичення енергії та технологія підготовки, аналіз матеріалів та методи випробувань, перетворення та застосування енергії, передовий принцип енергозберігаючої технології та технологія, сонячні батареї, принцип і технологія літій-іонної батареї, дизайн інтеграції енергетичної системи, нова світова тенденція розвитку енергетики серії лекцій тощо.

І нова енергетична наука та техніка головна відмінність

Обидві спеціальності належать до категорії інженерії, але нові енергетичні матеріали та пристрої належать до категорії матеріалів, а нова енергетика та інженерія належать до категорії енергетики. Нова енергетична наука та інженерія орієнтована на нову енергетичну галузь із сильним міждисциплінарним та великим професійним діапазоном. Дисципліна базується на багатьох науках та техніці та тісно пов’язана з фізикою, хімією, матеріалами, машинобудуванням, електронікою, інформацією, програмним забезпеченням, економікою та багатьма іншими спеціальностями. Відповідно до соціальних потреб і власного професійного накопичення, коледжі та університети встановили свої власні характеристики нової енергетичної науки та інженерної спеціальності, цілі навчання, налаштування навчального плану, основні напрямки тощо досить різні.