Что представляют собой новые энергетические материалы и устройства?

Так называемая новая энергия относится к энергии, которая не использовалась в больших масштабах и находится в стадии активных исследований и разработок, которая отличается от традиционной энергии, такой как уголь, нефть, природный газ и крупная и средняя гидроэнергетика. Например, солнечная энергия, энергия ветра, современная энергия биомассы, геотермальная энергия, энергия океана и энергия водорода — все это новые источники энергии. Новые энергетические материалы являются ключевыми материалами, используемыми в процессе реализации преобразования и использования этих новых источников энергии и разработки новых энергетических технологий.

В настоящее время более изученными и относительно зрелыми новыми энергетическими материалами являются в основном материалы для солнечных батарей, материалы для силовых батарей, материалы для топливных элементов, энергетические материалы из биомассы, материалы для энергии ветра, суперконденсаторы, материалы для ядерной энергии и т. д.

Основным направлением новых энергетических материалов и устройств является направление исследований и разработок ключевых материалов и проектирования устройств, а также производство нового преобразования и использования энергии. Эта специальность является одной из первых групп специальностей, связанных с национальными стратегическими развивающимися отраслями, добавленными Министерством образования в 2010 году, и одной из самых молодых специальностей в материальной категории машиностроения.

Профессор Ли Мэйчэн сказал, что основной смысл новых энергетических материалов и устройств заключается в интеграции новых энергетических материалов и устройств. В отличие от традиционных материалов, таких как материалы из сплавов, новые энергетические материалы не являются простыми материалами, но обладают структурными и функциональными свойствами. Например, основным материалом солнечных панелей является не простой кремний, а форма определенной структуры (например, PN-перехода), которая может обеспечивать функцию фотоэлектрического преобразования. Поэтому исследование новых энергетических материалов и устройств заключается не только в материалах или компонентах, но и в их сочетании. Другими словами, основное внимание уделяется тому, как преодолеть линии разлома между новыми энергетическими материалами и устройствами.

Возьмем, к примеру, электромобили, где быстро развивается технология аккумуляторных батарей. Например, литий-титанатная отрицательная батарея имеет преимущества быстрой зарядки, длительного срока службы, высокой безопасности и т. Д., а недостатком является низкая плотность энергии, высокая цена, подходящая для использования в автобусе. Тем не менее, в последнее время углеродно-отрицательные батареи для быстрой зарядки добились быстрого прогресса, и ожидается, что их высокая плотность энергии и низкая стоимость заменят литий-титанатные отрицательные батареи. Независимо от того, какая батарея, ее материалы и устройства неразделимы, и конечный материал должен быть превращен в батарею. Конечно, это лишь малая часть области исследований новых энергетических материалов и устройств.

Каковы направления исследований новых энергетических материалов и устройств?

Профессор Ли Мэйчэн сказал, что в настоящее время активными направлениями исследований новых энергетических материалов и устройств являются:

Во-первых, процесс преобразования энергии. Например, энергия света в электричество, энергия света в тепло, энергия света в химическая энергия, энергия ветра в электричество, энергия биомассы в электричество и так далее. Например, солнечные батареи преобразуют энергию света в электричество, а искусственный фотосинтез преобразует энергию света в химическую энергию.

Во-вторых, захват и хранение энергии. В ноябре 2016 года премьер-министр Ли Кэцян председательствовал на заседании Национальной энергетической комиссии, на котором был рассмотрен и утвержден 13-й пятилетний план развития энергетики. Ли предложил сосредоточиться на развитии и использовании возобновляемых источников энергии, особенно на новой энергии в сетевых технологиях и накопителях энергии, прорыве в технологии микросетей, всеобъемлющем строительстве «Интернет +» энергия мудрости, улучшении способности регулировки энергосистемы, увеличении новой энергии, предоставляемой способности. , разработать передовые высокоэффективные и энергосберегающие технологии и энергетическая конкуренция командных высот науки и техники. В 2016 году Национальная энергетическая администрация впервые одобрила строительство национального крупномасштабного демонстрационного проекта по хранению химической энергии в общенациональном масштабе, а также выдвинула конкретные инновационные цели для технологии накопления энергии с помощью суперконденсаторов большой емкости. Технология накопления энергии станет одним из ключевых направлений исследований в ближайшие пять лет. Кроме того, покрытие поверхности крыльчатки ветряных турбин (антикоррозионные и другие свойства), топливные элементы и т. д. являются новыми областями исследований энергетических материалов и устройств.

Датчики в интегрированных энергетических системах. Это еще одна область, в которой профессор Ли недавно понял, что можно широко использовать новые энергетические материалы и устройства. На фоне постоянного углубления реформы электроэнергетической системы общей тенденцией стала трансформация традиционной энергосистемы и построение интегрированной энергосистемы, но по-прежнему не хватает ключевых узлов или переходов на общаться друг с другом. Возрастающая сложность энергии, связанной с энергосистемой, требует интеллектуального развертывания. Однако нынешней сети не хватает «глаз» и «ушей» для быстрого и точного распределения энергии. Эти «глаза» и «уши», сенсоры — именно то место, где появляется профессия новых энергетических материалов и устройств. Вполне вероятно, что использование нового энергетического материала приведет к большим инновациям.

Как насчет материалов и устройств Новой энергии?

В июле 2012 года Северо-китайский электроэнергетический университет провел третий национальный симпозиум по созданию новых энергетических материалов и устройств. В мероприятии приняли участие более 70 человек, в том числе руководители новых энергетических материалов и устройств из более чем 30 университетов, представители новых энергетических предприятий и отраслевых ассоциаций, а также новых энергетических издательств. Ни Вейдоу, академик Университета Цинхуа, говорит о развитии и спросе на таланты в области новой энергии. Он указал, что развитие новой энергетики должно идти практическим путем, а колледжи и университеты, специализирующиеся на новой энергетике, должны опираться на свои особенности, преодолевать узкие места в развитии и вносить свой вклад в строительство новой энергетики. Заместитель директора фотоэлектрического комитета Китайской ассоциации возобновляемых источников энергии, генеральный секретарь Ву Дачэн отметил на встрече, новая подготовка кадров в области энергетики должна укреплять базовое образование универсальных талантов, разумное введение учителей, укреплять обмены и совместное обучение.

Предыстория новых энергетических материалов и устройств в разных университетах сильно различается, поэтому курсы также имеют свои особенности. Возьмем, к примеру, Северо-китайский электроэнергетический университет, его учебная программа представляет собой сильное сочетание дисциплин и пересечений. Профессор Ли Мэйчэн сказал, что основные элементы новых энергетических материалов и устройств включают в себя следующие три аспекта: физический и химический механизм является основой, материал является основной частью, а устройство представляет собой характеристики материала. Колледжи и университеты должны сочетать свои собственные профессиональные характеристики и органично сочетать эти три качества посредством разумного построения учебных программ.

Основные курсы :(полная информация о каждой школе)

Физика твердого тела, физическая химия, химия и физика материалов, энергетика, электрохимия, технология электропитания, физика и устройства полупроводников, материалы для хранения энергии и технология подготовки, методы анализа и испытаний материалов, преобразование и применение энергии, принцип передовой технологии энергосбережения и технологии, солнечные элементы, принцип и технология литий-ионных аккумуляторов, проектирование интеграции энергосистем, новые мировые тенденции развития энергетики в серии лекций и т. д.

И новая энергетическая наука и инженерия главное отличие

Обе специальности относятся к инженерной категории, но новые энергетические материалы и устройства относятся к материальной категории, а новая энергетическая наука и инженерия относятся к категории энергетики. Новая энергетическая наука и техника ориентированы на новую энергетическую отрасль с сильным междисциплинарным и большим профессиональным охватом. Основа дисциплины исходит из нескольких наук и техники и тесно связана с физикой, химией, материалами, машинами, электроникой, информацией, программным обеспечением, экономикой и многими другими специальностями. В соответствии с социальными потребностями и собственным профессиональным накоплением колледжи и университеты создали свои собственные характеристики новой энергетической науки и техники, цели обучения, настройки учебного плана, основное направление и так далее совершенно разные.