Yeni enerji malzemeleri ve cihazları nelerdir?

Sözde yeni enerji, kömür, petrol, doğal gaz ve büyük ve orta ölçekli hidroelektrik gibi konvansiyonel enerjiden farklı olan, büyük ölçekte kullanılmamış ve aktif araştırma ve geliştirme aşamasında olan enerjiyi ifade eder. Örneğin güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, modern biyokütle enerjisi, jeotermal enerji, okyanus enerjisi ve hidrojen enerjisi yeni enerji kaynaklarıdır. Yeni enerji malzemeleri, bu yeni enerji kaynaklarının dönüşümünün ve kullanımının gerçekleştirilmesi ve yeni enerji teknolojilerinin geliştirilmesi sürecinde kullanılan temel malzemelerdir.

Şu anda, daha çok çalışılan ve nispeten olgun yeni enerji malzemeleri, esas olarak güneş pili malzemeleri, güç pili malzemeleri, yakıt hücresi malzemeleri, biyokütle enerjisi malzemeleri, rüzgar enerjisi malzemeleri, süper kapasitörler, nükleer enerji malzemeleri vb.

Yeni enerji malzemelerinin ve cihazlarının ana kısmı, temel malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi ve yeni enerji dönüşümü ve kullanımının cihaz tasarımı ve imalatıdır. Bu ana dal, 2010 yılında Eğitim Bakanlığı tarafından eklenen ulusal stratejik gelişmekte olan endüstrilerle ilgili ilk ana dallardan biridir ve malzeme mühendisliği kategorisindeki en genç ana dallardan biridir.

Profesör Li Meicheng, yeni enerji malzemeleri ve cihazlarının büyük bir kısmının çağrışımının yeni enerji malzemeleri ve cihazlarının entegrasyonunda yattığını söyledi. Alaşımlı malzemeler gibi geleneksel malzemelerden farklı olarak, yeni enerji malzemeleri basit malzemeler değil, yapısal ve işlevsel özelliklere sahiptir. Örneğin, güneş panellerinin çekirdek malzemesi basit silikon değildir, ancak belirli bir yapı (PN bağlantısı gibi) oluşturmak için fotoelektrik dönüşüm işlevi elde edebilir. Bu nedenle, yeni enerji malzemeleri ve cihazlarının araştırılması sadece malzeme veya bileşenler değil, ikisini birleştirmektir. Başka bir deyişle, ana, yeni enerji malzemeleri ve cihazları arasındaki fay hatlarının nasıl aşılacağına odaklanır.

Örneğin, elektrikli pil teknolojisinin hızla geliştiği elektrikli arabaları ele alalım. Örneğin, lityum titanat negatif pil, hızlı şarj performansı, uzun ömür, yüksek güvenlik vb. avantajlara sahiptir, dezavantajı düşük enerji yoğunluğu, yüksek fiyat, otobüs kullanımına uygundur. Bununla birlikte, son zamanlarda, karbon negatif hızlı şarj pili hızlı bir ilerleme kaydetti ve yüksek enerji yoğunluğu ve düşük maliyetinin lityum titanat negatif pilin yerini alması bekleniyor. Ne tür bir pil olursa olsun, malzemeleri ve cihazları birbirinden ayrılamaz ve nihai malzeme pil haline getirilmelidir. Tabii ki, bu, yeni enerji malzemeleri ve cihazlarının araştırma alanının sadece küçük bir kısmı.

Yeni enerji malzemeleri ve cihazlarının araştırma alanları nelerdir?

Profesör Li Meicheng, yeni enerji malzemeleri ve cihazlarının mevcut aktif araştırma alanlarının başlıcaları olduğunu söyledi:

İlk olarak, enerji dönüşüm süreci. Örneğin, ışık enerjisi elektriğe, ışık enerjisi ısıya, ışık enerjisi kimyasal enerjiye, rüzgar enerjisi elektriğe, biyokütle enerjisi elektriğe vb. Örneğin, güneş pilleri ışık enerjisini elektriğe dönüştürür ve yapay fotosentez, ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürür.

İkincisi, enerji yakalama ve depolama. Kasım 2016'da, Başbakan Li Keqiang, 13. Beş Yıllık Enerji Geliştirme Planını tartışan ve onaylayan Ulusal Enerji Komisyonu toplantısına başkanlık etti. Li, yenilenebilir enerji geliştirme ve kullanımına, özellikle şebeke teknolojisi ve enerji depolamadaki yeni enerjiye, mikro ağ teknolojisi atılımına, kapsamlı "İnternet +" bilgelik enerjisine, güç sistemi ayarlama yeteneğini iyileştirmeye, verilen yeni enerjiyi artırmaya odaklanmayı önerdi. , gelişmiş yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu teknolojisi ve bilim ve teknolojinin komuta doruklarına enerji rekabeti geliştirmek. 2016 yılında Ulusal Enerji İdaresi, ülke çapında ilk kez ulusal büyük ölçekli kimyasal enerji depolama demonstrasyon projesinin yapımını onayladı ve ayrıca büyük kapasiteli ultrakapasitörlerin enerji depolama teknolojisi için özel inovasyon hedefleri ortaya koydu. Enerji depolama teknolojisi, önümüzdeki beş yıl içinde kilit araştırma alanlarından biri olacak. Ayrıca rüzgar türbini çarkı yüzey kaplaması (korozyon önleyici ve diğer özellikler), yakıt hücreleri vb. yeni enerji malzemeleri ve cihazları araştırma alanlarıdır.

Entegre enerji sistemlerinde sensörler. Bu, Profesör Li'nin yakın zamanda yeni enerji malzemelerinin ve cihazlarının yaygın olarak kullanılabileceğini fark ettiği başka bir alandır. Elektrik güç sistemi reformunun sürekli olarak derinleştirilmesinin arka planında, geleneksel elektrik şebekesinin dönüşümü ve entegre enerji sisteminin inşası genel eğilim olmuştur, ancak hala kilit düğümlerin eksikliği veya anahtar düğümleri bulunmamaktadır. birbirleriyle iletişim kurun. Enerji sistemine bağlı enerjinin artan karmaşıklığı, akıllı dağıtım gerektirir. Ancak mevcut şebeke, enerjiyi hızlı ve doğru bir şekilde dağıtmak için "gözler" ve "kulaklardan" yoksundur. Bu "gözler" ve "kulaklar", sensörler, tam olarak yeni enerji malzemeleri ve cihazları mesleğinin geldiği yerdir. Yeni bir enerji malzemesinin kullanılmasının büyük bir yeniliğe yol açması muhtemeldir.

Yeni enerji Materyalleri ve cihazları ne olacak?

Temmuz 2012'de, Kuzey Çin Elektrik Enerjisi Üniversitesi, yeni enerji malzemeleri ve cihazlarının yapımına ilişkin üçüncü Ulusal Sempozyuma ev sahipliği yaptı. Etkinliğe 30'dan fazla üniversiteden yeni enerji malzemeleri ve cihazlarının müdürleri, yeni enerji işletmeleri ve sanayi dernekleri temsilcileri ve yeni enerji yayın birimleri dahil olmak üzere 70'den fazla kişi katıldı. Tsinghua Üniversitesi akademisyeni Ni Weidou, yeni enerji alanındaki gelişim ve yetenek talebi hakkında konuşuyor. Yeni enerji endüstrisinin gelişiminin pratik bir yol alması gerektiğine ve yeni enerji konusunda uzmanlaşmış kolej ve üniversitelerin kendi özelliklerini temel almaları, kalkınma darboğazını aşmaları ve yeni enerjinin inşasına katkıda bulunmaları gerektiğine dikkat çekti. Çin Yenilenebilir Enerji Derneği fotovoltaik komitesi müdür yardımcısı, genel sekreter Wu Dacheng toplantıda, yeni enerji personeli eğitiminin evrensel yeteneklerin temel eğitimini, öğretmenlerin makul bir şekilde tanıtılmasını, değişimleri ve ortak eğitimi güçlendirmesi gerektiğine dikkat çekti.

Farklı üniversitelerde yer alan yeni enerji malzemeleri ve cihazlarının arka planı çok farklıdır, dolayısıyla derslerin de kendine has özellikleri vardır. Kuzey Çin Elektrik Enerjisi Üniversitesi'ni örnek alarak müfredatı, disiplinlerin ve kesişimlerin güçlü bir kombinasyonunu içerir. Profesör Li Meicheng, yeni enerji malzemelerinin ve cihazlarının başlıca şu üç yönü içerdiğini söyledi: fiziksel ve kimyasal mekanizma temeldir, malzeme ana gövdedir ve cihaz malzemenin performansıdır. Kolejler ve üniversiteler kendi mesleki özelliklerini birleştirmeli ve bu üçünü makul müfredat ayarıyla organik olarak yapmalıdır.

Ana kurslar (her okulun kapsamlı bilgileri)

Katı hal fiziği, fiziksel kimya, malzeme kimyası ve fiziği, enerji, elektrokimya, güç kaynağı teknolojisi, yarı iletken fiziği ve cihazları, enerji depolama malzemeleri ve hazırlama teknolojisi, malzeme analiz ve test yöntemleri, enerji dönüşümü ve uygulaması, ileri enerji tasarrufu teknolojisi ilkesi ve teknoloji, güneş pilleri, lityum iyon pil prensibi ve teknolojisi, enerji sistemi entegrasyon tasarımı, dünyanın yeni enerji geliştirme trendi ders serisi, vb.

Ve yeni enerji bilimi ve mühendisliği büyük fark

Her iki ana dal da mühendislik kategorisine aittir, ancak yeni enerji malzemeleri ve cihazları malzeme kategorisine, yeni enerji bilimi ve mühendisliği ise enerji gücü kategorisine aittir. Yeni enerji bilimi ve mühendisliği, güçlü disiplinler arası ve geniş profesyonel alana sahip yeni enerji endüstrisine yöneliktir. Disiplin temeli birden fazla bilim ve mühendislikten gelir ve fizik, kimya, malzeme, makine, elektronik, bilgi, yazılım, ekonomi ve diğer birçok ana dalla yakından ilişkilidir. Kolejler ve üniversiteler, toplumsal ihtiyaçlara ve kendi mesleki birikimlerine göre yeni enerji bilimi ve mühendisliği ana dalının kendi özelliklerini oluşturmuş, eğitim hedefleri, müfredat ayarları, ana yön vb. oldukça farklıdır.