Hvad er nye energimaterialer og -enheder?

Den såkaldte nye energi refererer til den energi, der ikke er blevet udnyttet i stor skala og er under aktiv forskning og udvikling, hvilket er anderledes end konventionel energi som kul, olie, naturgas og stor og mellemstor vandkraft. For eksempel er solenergi, vindenergi, moderne biomasseenergi, geotermisk energi, havenergi og brintenergi alle nye energikilder. Nye energimaterialer er nøglematerialerne, der bruges i processen med at realisere transformationen og udnyttelsen af ​​disse nye energikilder og udvikle nye energiteknologier.

På nuværende tidspunkt er de mere undersøgte og relativt modne nye energimaterialer hovedsageligt solcellematerialer, strømbatterimaterialer, brændselscellematerialer, biomasseenergimaterialer, vindenergimaterialer, superkondensatorer, nukleare energimaterialer osv.

Det største af nye energimaterialer og -enheder er det vigtigste inden for forskning og udvikling af nøglematerialer og enhedsdesign og fremstilling af ny energiomdannelse og -udnyttelse. Denne hovedfag er en af ​​de første store fag relateret til nationale strategiske nye industrier tilføjet af Undervisningsministeriet i 2010, og det er en af ​​de yngste hovedfag i materialekategorien ingeniørvidenskab.

Professor Li Meicheng sagde, at konnotationen af ​​de vigtigste af nye energimaterialer og -enheder ligger i integrationen af ​​nye energimaterialer og -anordninger. Til forskel fra traditionelle materialer, såsom legeringsmaterialer, er nye energimaterialer ikke simple materialer, men har strukturelle og funktionelle egenskaber. For eksempel er kernematerialet i solpaneler ikke simpelt silicium, men at danne en bestemt struktur (såsom PN-junction), og kan opnå fotoelektrisk konverteringsfunktion. Derfor er forskningen i nye energimaterialer og enheder ikke kun materialer eller komponenter, men at kombinere de to. Majoren fokuserer med andre ord på, hvordan man bryder igennem brudlinjerne mellem nye energimaterialer og enheder.

Tag for eksempel elbiler, hvor strømbatteriteknologien udvikler sig hurtigt. For eksempel har lithium titanat negativt batteri fordelene ved hurtig opladning, lang levetid, høj sikkerhed osv., Ulempen er lav energitæthed, høj pris, velegnet til busbrug. Men for nylig har kulstofnegativ hurtigopladningsbatteri gjort hurtige fremskridt, og dets høje energitæthed og lave omkostninger forventes at erstatte lithiumtitanat negativt batteri. Uanset hvilken slags batteri, er dets materialer og enheder uadskillelige, og det endelige materiale skal laves om til et batteri. Dette er naturligvis kun en lille del af forskningsfeltet for nye energimaterialer og -enheder.

Hvad er forskningsområderne for nye energimaterialer og -enheder?

Professor Li Meicheng sagde, at de nuværende aktive forskningsområder for nye energimaterialer og -enheder er:

For det første processen med energiomdannelse. For eksempel lysenergi til elektricitet, lysenergi til varme, lysenergi til kemisk energi, vindenergi til elektricitet, biomasseenergi til elektricitet og så videre. For eksempel omdanner solceller lysenergi til elektricitet, og kunstig fotosyntese omdanner lysenergi til kemisk energi.

For det andet energiopsamling og -lagring. I november 2016 forestod premierminister Li Keqiang et møde i den nationale energikommission, som drøftede og godkendte den 13. femårige energiudviklingsplan. Li foreslog at fokusere på vedvarende energi udvikling og udnyttelse, især den nye energi på nettet teknologi og energilagring, mikro netværk teknologi gennembrud, den omfattende konstruktion "Internet +" visdom energi, forbedre magt system justering evne, øge den nye energi givet evne , udvikle avanceret højeffektivitet og energibesparende teknologi og energikonkurrence de kommanderende højder af videnskab og teknologi. I 2016 godkendte National Energy Administration opførelsen af ​​det nationale storstilede demonstrationsprojekt for kemisk energilagring for første gang landsdækkende, og fremsatte også specifikke innovationsmål for energilagringsteknologien af ​​ultrakondensatorer med stor kapacitet. Energilagringsteknologi vil være et af de vigtigste forskningsområder i de næste fem år. Derudover er vindmøllers impeller overfladebelægning (anti-korrosion og andre egenskaber), brændselsceller osv., nye forskningsfelter for energimaterialer og enheder.

Sensorer i integrerede energisystemer. Dette er et andet område, hvor professor Li for nylig har indset, at nye energimaterialer og enheder kan bruges i vid udstrækning. På baggrund af den kontinuerlige uddybning af reformen af ​​det elektriske elsystem har transformationen af ​​det traditionelle elnet og opbygningen af ​​det integrerede energisystem været den generelle tendens, men der mangler stadig nøgleknudepunkter, eller skift til kommunikere med hinanden. Den stigende kompleksitet af energien forbundet med energisystemet kræver intelligent implementering. Det nuværende net mangler imidlertid "øjne" og "ører" til at distribuere energi hurtigt og præcist. Disse "øjne" og "ører", sensorer, er præcis, hvor det nye energimateriale- og udstyrsfag kommer ind. Det er sandsynligt, at brugen af ​​et nyt energimateriale vil føre til en stor innovation.

Hvad med nye energimaterialer og enheder?

I juli 2012 var North China Electric Power University vært for det tredje nationale symposium om konstruktion af nye energimaterialer og -enheder. Mere end 70 personer deltog i begivenheden, herunder rektorer for nye energimaterialer og -anordninger fra mere end 30 universiteter, repræsentanter for nye energivirksomheder og brancheforeninger og nye energiforlag. Ni Weidou, akademiker fra Tsinghua University, taler om udviklingen og talentefterspørgslen inden for ny energi. Han pegede på, at udviklingen af ​​den nye energibranche bør tage en praktisk vej, og gymnasier og universiteter med speciale i ny energi bør tage udgangspunkt i deres egne karakteristika, overvinde udviklingsflaskehalsen og bidrage til opbygningen af ​​ny energi. Kina Renewable Energy Association fotovoltaiske udvalg vicedirektør, generalsekretær Wu Dacheng påpegede i mødet, ny energi personale uddannelse bør styrke den grundlæggende uddannelse af universelle talenter, en rimelig introduktion af lærere, styrke udvekslinger og fælles uddannelse.

Baggrunden for nye energimaterialer og -enheder på forskellige universiteter er meget forskellig, så kurserne har også deres egne karakteristika. Tager man North China Electric Power University som et eksempel, har dens pensum en stærk kombination af discipliner og skæringspunkter. Professor Li Meicheng sagde, at hovedparten af ​​nye energimaterialer og enheder involverer følgende tre aspekter: den fysiske og kemiske mekanisme er grundlaget, materialet er hovedlegemet, og enheden er materialets ydeevne. Højskoler og universiteter bør kombinere deres egne faglige karakteristika og gøre de tre organiske gennem fornuftige læseplaner.

Hovedkurser: (omfattende information om hver skole)

Faststoffysik, fysisk kemi, materialekemi og -fysik, energi, elektrokemi, strømforsyningsteknologi, halvlederfysik og -enheder, energilagringsmaterialer og forberedelsesteknologi, materialeanalyse- og testmetoder, energitransformation og anvendelse, princippet om avanceret energibesparende teknologi og teknologi, solceller, lithium-ion-batteriprincip og teknologi, energisystemintegrationsdesign, verdens nye energiudviklingstrend af forelæsningsrækker osv.

Og ny energividenskab og teknik stor forskel

Begge hovedfag hører til ingeniørkategorien, men nye energimaterialer og -enheder hører til materialekategorien, og ny energividenskab og -teknik hører til kategorien energikraft. Ny energividenskab og teknik er orienteret mod den nye energibranche, med stærk tværfaglighed og stor faglig spændvidde. Disciplingrundlaget kommer fra flere videnskaber og ingeniørvidenskab og er tæt forbundet med fysik, kemi, materialer, maskiner, elektronik, information, software, økonomi og mange andre hovedfag. I henhold til de sociale behov og deres egen faglige akkumulering, har gymnasier og universiteter oprettet deres egne karakteristika for nye energividenskab og ingeniørfag, uddannelsesmål, læseplanindstillinger, hovedretning og så videre er helt forskellige.