Quali sono i nuovi materiali e dispositivi energetici?

La cosiddetta nuova energia si riferisce all'energia che non è stata utilizzata su larga scala ed è oggetto di ricerca e sviluppo attivi, che è diversa dall'energia convenzionale come carbone, petrolio, gas naturale e idroelettrico di grandi e medie dimensioni. Ad esempio, l'energia solare, l'energia eolica, la moderna energia da biomassa, l'energia geotermica, l'energia oceanica e l'energia a idrogeno sono tutte nuove fonti di energia. I nuovi materiali energetici sono i materiali chiave utilizzati nel processo di realizzazione della trasformazione e dell'utilizzo di queste nuove fonti di energia e nello sviluppo di nuove tecnologie energetiche.

Attualmente, i nuovi materiali energetici più studiati e relativamente maturi sono principalmente i materiali delle celle solari, i materiali delle batterie elettriche, i materiali delle celle a combustibile, i materiali energetici della biomassa, i materiali dell'energia eolica, i supercondensatori, i materiali dell'energia nucleare, ecc.

Il principale dei nuovi materiali e dispositivi energetici è il principale della ricerca e sviluppo di materiali chiave e progettazione di dispositivi e produzione di nuova conversione e utilizzo di energia. Questa major è una delle prime major legate alle industrie emergenti strategiche nazionali aggiunte dal Ministero dell'Istruzione nel 2010 ed è una delle major più giovani nella categoria dei materiali dell'ingegneria.

Il professor Li Meicheng ha affermato che la connotazione del maggiore dei nuovi materiali e dispositivi energetici risiede nell'integrazione di nuovi materiali e dispositivi energetici. Diversamente dai materiali tradizionali, come i materiali in lega, i materiali di nuova energia non sono materiali semplici, ma hanno proprietà strutturali e funzionali. Ad esempio, il materiale centrale dei pannelli solari non è semplice silicio, ma per formare una determinata struttura (come la giunzione PN) e può ottenere la funzione di conversione fotoelettrica. Pertanto, la ricerca di nuovi materiali e dispositivi energetici non è solo materiali o componenti, ma combinare i due. In altre parole, il maggiore si concentra su come sfondare le linee di faglia tra nuovi materiali e dispositivi energetici.

Prendiamo ad esempio le auto elettriche, dove la tecnologia delle batterie elettriche si sta evolvendo rapidamente. Ad esempio, la batteria negativa al litio titanato presenta i vantaggi di prestazioni di ricarica rapida, lunga durata, elevata sicurezza, ecc., Lo svantaggio è la bassa densità di energia, il prezzo elevato, adatto all'uso in autobus. Tuttavia, di recente, la batteria a ricarica rapida con carbonio negativo ha fatto rapidi progressi e si prevede che la sua elevata densità di energia e il basso costo sostituiranno la batteria negativa al titanato di litio. Indipendentemente dal tipo di batteria, i suoi materiali e dispositivi sono inseparabili e il materiale finale deve essere trasformato in una batteria. Naturalmente, questa è solo una piccola parte del campo di ricerca di nuovi materiali e dispositivi energetici.

Quali sono le aree di ricerca dei nuovi materiali e dispositivi energetici?

Il professor Li Meicheng ha affermato che le attuali aree di ricerca attive di nuovi materiali e dispositivi energetici principali sono:

In primo luogo, il processo di conversione dell'energia. Ad esempio, l'energia luminosa in elettricità, l'energia luminosa in riscaldamento, l'energia luminosa in energia chimica, l'energia eolica in elettricità, l'energia della biomassa in elettricità e così via. Ad esempio, le celle solari convertono l'energia luminosa in elettricità e la fotosintesi artificiale converte l'energia luminosa in energia chimica.

In secondo luogo, la cattura e l'accumulo di energia. Nel novembre 2016, il premier Li Keqiang ha presieduto una riunione della Commissione nazionale per l'energia, che ha deliberato e approvato il tredicesimo piano quinquennale di sviluppo energetico. Li ha suggerito di concentrarsi sullo sviluppo e sull'utilizzo delle energie rinnovabili, in particolare la nuova energia sulla tecnologia della rete e sull'accumulo di energia, l'innovazione tecnologica delle micro reti, l'energia della saggezza "Internet +" per la costruzione completa, migliorare la capacità di regolazione del sistema elettrico, aumentare la nuova capacità data dall'energia , sviluppare tecnologia avanzata ad alta efficienza e risparmio energetico e competizione energetica ai vertici della scienza e della tecnologia. Nel 2016, la National Energy Administration ha approvato per la prima volta a livello nazionale la costruzione del progetto dimostrativo nazionale di accumulo di energia chimica su larga scala e ha anche proposto obiettivi di innovazione specifici per la tecnologia di accumulo di energia degli ultracondensatori di grande capacità. La tecnologia di accumulo di energia sarà una delle aree di ricerca chiave nei prossimi cinque anni. Inoltre, il rivestimento della superficie della girante delle turbine eoliche (anticorrosione e altre proprietà), le celle a combustibile, ecc., Sono nuovi campi di ricerca sui materiali e sui dispositivi energetici.

Sensori nei sistemi energetici integrati. Questa è un'altra area in cui il professor Li ha recentemente realizzato che i nuovi materiali e dispositivi energetici possono essere ampiamente utilizzati. Sullo sfondo del continuo approfondimento della riforma del sistema elettrico, la trasformazione della rete elettrica tradizionale e la realizzazione del sistema energetico integrato sono stati la tendenza generale, ma mancano ancora nodi chiave, ovvero si passa a comunicare l'uno con l'altro. La crescente complessità dell'energia connessa al sistema energetico richiede un'implementazione intelligente. L'attuale griglia, tuttavia, è priva di "occhi" e "orecchie" per distribuire l'energia in modo rapido e preciso. Questi "occhi" e "orecchie", sensori, sono esattamente dove entra in gioco la nuova professione di materiali e dispositivi energetici. È probabile che l'uso di un nuovo materiale energetico porterà a una grande innovazione.

E i nuovi materiali e dispositivi energetici?

Nel luglio 2012, la North China Electric Power University ha ospitato il terzo Simposio nazionale sulla costruzione di nuovi materiali e dispositivi energetici. All'evento hanno partecipato più di 70 persone, tra cui presidi di nuovi materiali e dispositivi energetici di oltre 30 università, rappresentanti di imprese e associazioni di settore per le nuove energie e unità editoriali di nuove energie. Ni Weidou, accademico della Tsinghua University, parla dello sviluppo e della domanda di talenti nel campo delle nuove energie. Ha sottolineato che lo sviluppo della nuova industria energetica dovrebbe prendere una strada pratica e che i college e le università specializzate in nuove energie dovrebbero basarsi sulle proprie caratteristiche, superare il collo di bottiglia dello sviluppo e contribuire alla costruzione di nuova energia. Il vicedirettore del comitato fotovoltaico della China Renewable Energy Association, il segretario generale Wu Dacheng ha sottolineato nella riunione, la formazione del personale di nuova energia dovrebbe rafforzare l'istruzione di base dei talenti universali, l'introduzione ragionevole degli insegnanti, rafforzare gli scambi e l'istruzione congiunta.

Lo sfondo dei nuovi materiali e dispositivi energetici principali in diverse università è molto diverso, quindi anche i corsi hanno le loro caratteristiche. Prendendo come esempio la North China Electric Power University, il suo curriculum presenta una forte combinazione di discipline e intersezioni. Il professor Li Meicheng ha affermato che il principale dei nuovi materiali e dispositivi energetici coinvolge i seguenti tre aspetti: il meccanismo fisico e chimico è la base, il materiale è il corpo principale e il dispositivo è la prestazione del materiale. I college e le università dovrebbero combinare le proprie caratteristiche professionali e rendere le tre organicamente attraverso un'impostazione ragionevole del curriculum.

Corsi principali :(informazioni complete di ogni scuola)

Fisica dello stato solido, chimica fisica, chimica e fisica dei materiali, energia, elettrochimica, tecnologia di alimentazione, fisica e dispositivi dei semiconduttori, materiali di accumulo di energia e tecnologia di preparazione, analisi dei materiali e metodi di prova, trasformazione e applicazione dell'energia, principio della tecnologia avanzata di risparmio energetico e tecnologia, celle solari, principio e tecnologia della batteria agli ioni di litio, progettazione dell'integrazione del sistema energetico, nuova tendenza mondiale di sviluppo energetico di serie di conferenze, ecc.

E la nuova scienza dell'energia e l'ingegneria sono le principali differenze

Entrambe le major appartengono alla categoria dell'ingegneria, ma i nuovi materiali e dispositivi energetici appartengono alla categoria dei materiali e la scienza e l'ingegneria delle nuove energie appartengono alla categoria della potenza energetica. La scienza e l'ingegneria delle nuove energie sono orientate alla nuova industria energetica, con una forte interdisciplinarietà e un'ampia gamma professionale. La base della disciplina deriva da molteplici scienze e ingegneria ed è strettamente correlata a fisica, chimica, materiali, macchinari, elettronica, informazione, software, economia e molte altre major. Secondo i bisogni sociali e la loro accumulazione professionale, i college e le università hanno stabilito le proprie caratteristiche di scienze della nuova energia e ingegneria, obiettivi di formazione, impostazioni del curriculum, direzione principale e così via sono abbastanza diversi.