Jaké jsou nové energetické materiály a zařízení?

Takzvaná nová energie označuje energii, která nebyla ve velkém měřítku využívána a je v aktivním výzkumu a vývoji, což se liší od konvenční energie, jako je uhlí, ropa, zemní plyn a velké a střední vodní elektrárny. Například solární energie, větrná energie, moderní energie z biomasy, geotermální energie, energie oceánů a vodíková energie jsou všechny nové zdroje energie. Nové energetické materiály jsou klíčové materiály používané v procesu realizace transformace a využití těchto nových zdrojů energie a vývoje nových energetických technologií.

V současnosti jsou studovanějšími a relativně vyspělejšími novými energetickými materiály především materiály solárních článků, materiály energetických baterií, materiály palivových článků, energetické materiály z biomasy, materiály pro větrnou energii, superkondenzátory, materiály pro jadernou energii atd.

Hlavním oborem nových energetických materiálů a zařízení je výzkum a vývoj klíčových materiálů a návrh zařízení a výroba nové přeměny a využití energie. Tento obor je jedním z prvních oborů souvisejících s národními strategickými vznikajícími průmysly, které ministerstvo školství přidalo v roce 2010, a je jedním z nejmladších oborů v materiálové kategorii strojírenství.

Profesor Li Meicheng řekl, že konotace hlavních nových energetických materiálů a zařízení spočívá v integraci nových energetických materiálů a zařízení. Na rozdíl od tradičních materiálů, jako jsou slitinové materiály, nejsou nové energetické materiály jednoduchými materiály, ale mají strukturální a funkční vlastnosti. Například materiál jádra solárních panelů není jednoduchý křemík, ale tvoří určitou strukturu (jako je PN přechod) a může dosáhnout funkce fotoelektrické konverze. Proto výzkum nových energetických materiálů a zařízení nespočívá pouze v materiálech nebo součástech, ale v jejich kombinaci. Jinými slovy, major se zaměřuje na to, jak prolomit zlomové linie mezi novými energetickými materiály a zařízeními.

Vezměme si například elektromobily, kde se technologie baterií rychle vyvíjí. Například lithium titanátová negativní baterie má výhody rychlého nabíjecího výkonu, dlouhé životnosti, vysoké bezpečnosti atd., nevýhodou je nízká hustota energie, vysoká cena, vhodná pro autobusové použití. V poslední době však uhlíková negativní baterie pro rychlé nabíjení dosáhla rychlého pokroku a očekává se, že její vysoká hustota energie a nízká cena nahradí zápornou baterii lithium titanát. Bez ohledu na typ baterie, její materiály a zařízení jsou neoddělitelné a z konečného materiálu musí být vyrobena baterie. To je samozřejmě jen malá část oblasti výzkumu nových energetických materiálů a zařízení.

Jaké jsou oblasti výzkumu nových energetických materiálů a zařízení?

Profesor Li Meicheng řekl, že současné oblasti aktivního výzkumu nových energetických materiálů a zařízení jsou hlavní:

Za prvé, proces přeměny energie. Například světelná energie na elektřinu, světelná energie na teplo, světelná energie na chemickou energii, větrná energie na elektřinu, energie z biomasy na elektřinu a tak dále. Například solární články přeměňují světelnou energii na elektřinu a umělá fotosyntéza přeměňuje světelnou energii na chemickou energii.

Za druhé, zachycování a ukládání energie. V listopadu 2016 předsedal premiér Li Keqiang zasedání Národní energetické komise, která projednala a schválila 13. pětiletý plán rozvoje energetiky. Li navrhl zaměřit se na rozvoj a využití obnovitelné energie, zejména na novou energii v rozvodné síti a skladování energie, průlom v technologii mikrosítě, komplexní konstrukci „Internet +“ moudrosti, zlepšit schopnost přizpůsobení energetického systému, zvýšit danou schopnost nové energie , vyvinout pokročilé technologie s vysokou účinností a úsporou energie a energetickou soutěž na nejvyšších místech vědy a techniky. V roce 2016 Národní energetická správa poprvé na celostátní úrovni schválila výstavbu národního rozsáhlého demonstračního projektu chemického skladování energie a také předložila konkrétní inovační cíle pro technologii skladování energie velkokapacitních ultrakondenzátorů. Technologie skladování energie bude jednou z klíčových oblastí výzkumu v příštích pěti letech. Kromě toho jsou povrchové povlaky oběžného kola větrných turbín (antikorozní a jiné vlastnosti), palivové články atd. novými oblastmi výzkumu energetických materiálů a zařízení.

Senzory v integrovaných energetických systémech. To je další oblast, kde si profesor Li nedávno uvědomil, že nové energetické materiály a zařízení lze široce využívat. Na pozadí neustálého prohlubování reformy elektrizační soustavy je obecným trendem transformace tradiční elektrizační soustavy a budování integrované energetické soustavy, stále však chybí klíčové uzly, resp. komunikovat mezi sebou. Rostoucí složitost energie připojené k energetickému systému vyžaduje inteligentní nasazení. Současná síť však postrádá „oči“ a „uši“ k rychlému a přesnému nasazení energie. Tyto „oči“ a „uši“, senzory, jsou přesně tím, kde přichází na scénu profese nových energetických materiálů a zařízení. Je pravděpodobné, že použití nového energetického materiálu povede k velké inovaci.

A co nové energetické materiály a zařízení?

V červenci 2012 uspořádala North China Electric Power University třetí Národní sympozium o konstrukci nových energetických materiálů a zařízení. Akce se zúčastnilo více než 70 lidí, včetně principů nových energetických materiálů a zařízení z více než 30 univerzit, zástupců nových energetických podniků a průmyslových asociací a nových energetických vydavatelských jednotek. Ni Weidou, akademik z Tsinghua University, hovoří o rozvoji a poptávce po talentech v oblasti nové energie. Poukázal na to, že rozvoj nového energetického průmyslu by se měl ubírat praktickou cestou a vysoké školy a univerzity specializované na novou energetiku by měly vycházet ze svých vlastních charakteristik, překonávat překážku rozvoje a přispívat k budování nové energetiky. Zástupce ředitele fotovoltaického výboru China Renewable Energy Association, generální tajemník Wu Dacheng na schůzce zdůraznil, že školení nového energetického personálu by mělo posílit základní vzdělání univerzálních talentů, rozumné zavedení učitelů, posílit výměny a společné vzdělávání.

Pozadí oboru nových energetických materiálů a zařízení na různých univerzitách je velmi odlišné, takže kurzy mají také své vlastní charakteristiky. Vezmeme-li příklad North China Electric Power University, její učební plán obsahuje silnou kombinaci oborů a průniků. Profesor Li Meicheng řekl, že hlavní z nových energetických materiálů a zařízení zahrnuje následující tři aspekty: fyzikální a chemický mechanismus je základem, materiál je hlavní tělo a zařízení je výkon materiálu. Vysoké školy a univerzity by měly spojit své vlastní profesní charakteristiky a vytvořit tyto tři organicky prostřednictvím rozumného nastavení učebních osnov.

Hlavní kurzy (komplexní informace o každé škole)

Fyzika pevných látek, fyzikální chemie, chemie a fyzika materiálů, energetika, elektrochemie, technologie napájení, fyzika polovodičů a zařízení, materiály pro skladování energie a technologie přípravy, analýzy a zkušební metody materiálů, transformace a aplikace energie, princip pokročilé technologie úspory energie a technologie, solární články, princip a technologie lithium-iontových baterií, návrh integrace energetického systému, nový světový trend vývoje energie v sérii přednášek atd.

A hlavní rozdíl v nové energetické vědě a inženýrství

Oba obory patří do kategorie strojírenství, ale nové energetické materiály a zařízení patří do kategorie materiálů a nová energetická věda a inženýrství patří do kategorie energetické energie. Nová energetická věda a inženýrství se orientuje na nový energetický průmysl se silným mezioborovým a velkým odborným záběrem. Základ disciplíny pochází z různých věd a inženýrství a úzce souvisí s fyzikou, chemií, materiály, strojním zařízením, elektronikou, informacemi, softwarem, ekonomikou a mnoha dalšími obory. V souladu se společenskými potřebami a vlastním profesním nahromaděním si vysoké školy a univerzity vytvořily své vlastní charakteristiky nové energetické vědy a inženýrství, cíle školení, nastavení osnov, hlavní směr a tak dále jsou zcela odlišné.