Hva er nye energimaterialer og -enheter?

Den såkalte nye energien refererer til energien som ikke har blitt utnyttet i stor skala og er under aktiv forskning og utvikling, som er forskjellig fra konvensjonell energi som kull, olje, naturgass og stor og mellomstor vannkraft. For eksempel er solenergi, vindenergi, moderne biomasseenergi, geotermisk energi, havenergi og hydrogenenergi alle nye energikilder. Nye energimaterialer er nøkkelmaterialene som brukes i prosessen med å realisere transformasjonen og utnyttelsen av disse nye energikildene og utvikle nye energiteknologier.

For tiden er de mer studerte og relativt modne nye energimaterialene hovedsakelig solcellematerialer, kraftbatterimaterialer, brenselcellematerialer, biomasseenergimaterialer, vindenergimaterialer, superkondensatorer, kjerneenergimaterialer, etc.

Hoveddelen av nye energimaterialer og -enheter er hoveddelen av forskning og utvikling av nøkkelmaterialer og enhetsdesign og produksjon av ny energikonvertering og utnyttelse. Dette hovedfaget er et av det første partiet med hovedfag knyttet til nasjonale strategiske fremvoksende næringer lagt til av Kunnskapsdepartementet i 2010, og det er et av de yngste hovedfagene i materialkategorien ingeniørfag.

Professor Li Meicheng sa at konnotasjonen til hoveddelen av nye energimaterialer og -enheter ligger i integreringen av nye energimaterialer og -enheter. Til forskjell fra tradisjonelle materialer, som legeringsmaterialer, er nye energimaterialer ikke enkle materialer, men har strukturelle og funksjonelle egenskaper. For eksempel er kjernematerialet til solcellepaneler ikke enkelt silisium, men for å danne en viss struktur (som PN-kryss), og kan oppnå fotoelektrisk konverteringsfunksjon. Derfor er forskningen på nye energimaterialer og -enheter ikke bare materialer eller komponenter, men å kombinere de to. Majoren fokuserer med andre ord på hvordan man bryter gjennom bruddlinjene mellom nye energimaterialer og enheter.

Ta for eksempel elbiler, hvor strømbatteriteknologien utvikler seg raskt. For eksempel har litiumtitanat negativt batteri fordelene med rask ladeytelse, lang levetid, høy sikkerhet, etc., ulempen er lav energitetthet, høy pris, egnet for bussbruk. Nylig har imidlertid karbonnegativt hurtigladende batteri gjort rask fremgang, og dets høye energitetthet og lave kostnader forventes å erstatte litiumtitanat negativt batteri. Uansett hva slags batteri er dets materialer og enheter uadskillelige, og det endelige materialet må gjøres til et batteri. Selvfølgelig er dette bare en liten del av forskningsfeltet for nye energimaterialer og -enheter.

Hva er forskningsområdene for nye energimaterialer og -enheter?

Professor Li Meicheng sa at de nåværende aktive forskningsområdene for nye energimaterialer og -enheter er:

Først prosessen med energikonvertering. For eksempel lysenergi til elektrisitet, lysenergi til varme, lysenergi til kjemisk energi, vindenergi til elektrisitet, biomasseenergi til elektrisitet, og så videre. For eksempel konverterer solceller lysenergi til elektrisitet, og kunstig fotosyntese konverterer lysenergi til kjemisk energi.

For det andre, energifangst og -lagring. I november 2016 ledet premier Li Keqiang et møte i den nasjonale energikommisjonen, som behandlet og godkjente den 13. femårige energiutviklingsplanen. Li foreslo å fokusere på utvikling og utnyttelse av fornybar energi, spesielt den nye energien på nettteknologi og energilagring, mikronettverksteknologiens gjennombrudd, den omfattende konstruksjonen "Internett +" visdomsenergi, forbedre kraftsystemets justeringsevne, øke den nye energien gitt evne , utvikle avansert høyeffektivitet og energisparende teknologi og energikonkurranse på ledende høyder innen vitenskap og teknologi. I 2016 godkjente National Energy Administration byggingen av det nasjonale storskala demonstrasjonsprosjektet for kjemisk energilagring for første gang landsdekkende, og la også frem spesifikke innovasjonsmål for energilagringsteknologien til ultrakondensatorer med stor kapasitet. Energilagringsteknologi vil være et av de viktigste forskningsområdene de neste fem årene. I tillegg er overflatebelegg på vindturbinhjul (anti-korrosjon og andre egenskaper), brenselceller, etc., nye forskningsfelt for energimaterialer og enheter.

Sensorer i integrerte energisystemer. Dette er et annet område hvor professor Li nylig har innsett at nye energimaterialer og -enheter kan brukes mye. På bakgrunn av den kontinuerlige utdypingen av reformen av det elektriske kraftsystemet, har transformasjonen av det tradisjonelle kraftnettet og byggingen av det integrerte energisystemet vært den generelle trenden, men det er fortsatt mangel på nøkkelnoder, eller bytter til kommunisere med hverandre. Den økende kompleksiteten til energien koblet til energisystemet krever intelligent distribusjon. Det nåværende rutenettet mangler imidlertid "øyne" og "ører" for å distribuere energi raskt og nøyaktig. Disse "øynene" og "ørene", sensorene, er akkurat der det nye energimateriale- og utstyrsfaget kommer inn. Det er sannsynlig at bruken av et nytt energimateriale vil føre til en stor innovasjon.

Hva med nye energimaterialer og -enheter?

I juli 2012 var North China Electric Power University vert for det tredje nasjonale symposiet om bygging av nye energimaterialer og -enheter. Mer enn 70 personer deltok i arrangementet, inkludert rektorer for nye energimaterialer og -enheter fra mer enn 30 universiteter, representanter for nye energibedrifter og bransjeforeninger, og nye energipubliseringsenheter. Ni Weidou, akademiker ved Tsinghua University, snakker om utviklingen og talentetterspørselen innen ny energi. Han påpekte at utviklingen av den nye energibransjen bør ta en praktisk vei, og høgskoler og universiteter som spesialiserer seg på ny energi bør basere seg på sine egne egenskaper, overvinne flaskehalsen for utvikling og bidra til bygging av ny energi. Kina Renewable Energy Association fotovoltaisk komité visedirektør, generalsekretær Wu Dacheng påpekte i møtet, ny energi personell opplæring bør styrke grunnleggende utdanning av universelle talenter, rimelig innføring av lærere, styrke utveksling og felles utdanning.

Bakgrunnen for nye energimaterialer og -enheter ved forskjellige universiteter er veldig forskjellig, så kursene har også sine egne egenskaper. Med North China Electric Power University som et eksempel, inneholder læreplanen en sterk kombinasjon av disipliner og skjæringspunkter. Professor Li Meicheng sa at hoveddelen av nye energimaterialer og -enheter involverer følgende tre aspekter: den fysiske og kjemiske mekanismen er grunnlaget, materialet er hoveddelen, og enheten er ytelsen til materialet. Høyskoler og universiteter bør kombinere sine egne faglige egenskaper og gjøre de tre organisk gjennom fornuftige pensumsettinger.

Hovedkurs: (omfattende informasjon om hver skole)

Faststofffysikk, fysisk kjemi, materialkjemi og fysikk, energi, elektrokjemi, strømforsyningsteknologi, halvlederfysikk og enheter, energilagringsmaterialer og forberedelsesteknologi, materialanalyse- og testmetoder, energitransformasjon og anvendelse, prinsippet om avansert energisparende teknologi og teknologi, solceller, litiumionbatteriprinsipp og teknologi, design av energisystemintegrering, verdens nye energiutviklingstrend av forelesningsserier, etc.

Og ny energivitenskap og ingeniørvitenskap stor forskjell

Begge hovedfagene tilhører ingeniørkategorien, men nye energimaterialer og -enheter tilhører materialkategorien, og ny energivitenskap og ingeniørfag tilhører kategorien energikraft. Ny energivitenskap og ingeniørfag er orientert mot den nye energibransjen, med sterk tverrfaglighet og stort faglig spenn. Disiplingrunnlaget kommer fra flere vitenskaper og ingeniørfag, og er nært knyttet til fysikk, kjemi, materialer, maskineri, elektronikk, informasjon, programvare, økonomi og mange andre hovedfag. I henhold til de sosiale behovene og deres egen faglige akkumulering, har høyskoler og universiteter satt opp sine egne kjennetegn ved ny energivitenskap og ingeniørfag, opplæringsmål, læreplaninnstillinger, hovedretning og så videre er ganske forskjellige.