O que são novos materiais e dispositivos de energia?

A chamada nova energia refere-se à energia que não tem sido utilizada em larga escala e está em ativa pesquisa e desenvolvimento, diferente das energias convencionais como carvão, petróleo, gás natural e hidrelétricas de grande e médio porte. Por exemplo, energia solar, energia eólica, energia de biomassa moderna, energia geotérmica, energia oceânica e energia de hidrogênio são todas novas fontes de energia. Os novos materiais de energia são os principais materiais usados ​​no processo de transformação e utilização dessas novas fontes de energia e no desenvolvimento de novas tecnologias de energia.

Atualmente, os novos materiais de energia mais estudados e relativamente maduros são principalmente materiais de células solares, materiais de baterias de energia, materiais de células de combustível, materiais de energia de biomassa, materiais de energia eólica, supercapacitores, materiais de energia nuclear, etc.

O principal de novos materiais e dispositivos de energia é o principal de pesquisa e desenvolvimento de materiais-chave e design de dispositivos e fabricação de nova conversão e utilização de energia. Este curso é um dos primeiros cursos relacionados a indústrias emergentes estratégicas nacionais adicionados pelo Ministério da Educação em 2010, e é um dos cursos mais jovens na categoria de materiais de engenharia.

O professor Li Meicheng disse que a conotação do principal dos novos materiais e dispositivos de energia está na integração de novos materiais e dispositivos de energia. Diferente dos materiais tradicionais, como os materiais de liga, os novos materiais energéticos não são materiais simples, mas possuem propriedades estruturais e funcionais. Por exemplo, o material do núcleo dos painéis solares não é simples silício, mas para formar uma certa estrutura (como junção PN), e pode alcançar a função de conversão fotoelétrica. Portanto, a pesquisa de novos materiais e dispositivos energéticos não é apenas materiais ou componentes, mas combinar os dois. Em outras palavras, o principal se concentra em como romper as linhas de falha entre os novos materiais e dispositivos de energia.

Veja os carros elétricos, por exemplo, onde a tecnologia de baterias de energia está evoluindo rapidamente. Por exemplo, a bateria negativa de titanato de lítio tem as vantagens de desempenho de carregamento rápido, longa vida útil, alta segurança, etc., a desvantagem é baixa densidade de energia, alto preço, adequado para uso em ônibus. No entanto, recentemente, a bateria de carregamento rápido negativo de carbono fez um rápido progresso, e espera-se que sua alta densidade de energia e baixo custo substituam a bateria negativa de titanato de lítio. Não importa o tipo de bateria, seus materiais e dispositivos são inseparáveis, e o material final deve ser transformado em bateria. Claro, esta é apenas uma pequena parte do campo de pesquisa de novos materiais e dispositivos de energia.

Quais são as áreas de pesquisa de novos materiais e dispositivos de energia?

O professor Li Meicheng disse que as atuais áreas de pesquisa ativas de novos materiais e dispositivos de energia são:

Primeiro, o processo de conversão de energia. Por exemplo, energia luminosa em eletricidade, energia luminosa em calor, energia luminosa em energia química, energia eólica em eletricidade, energia de biomassa em eletricidade e assim por diante. Por exemplo, as células solares convertem a energia da luz em eletricidade e a fotossíntese artificial converte a energia da luz em energia química.

Em segundo lugar, captura e armazenamento de energia. Em novembro de 2016, o primeiro-ministro Li Keqiang presidiu uma reunião da Comissão Nacional de Energia, que deliberou e aprovou o 13º Plano Quinquenal de Desenvolvimento Energético. Li sugeriu focar no desenvolvimento e utilização de energia renovável, especialmente a nova energia na tecnologia de rede e armazenamento de energia, avanço da tecnologia de micro rede, a construção abrangente "Internet +" energia de sabedoria, melhorar a capacidade de ajuste do sistema de energia, aumentar a nova capacidade de energia fornecida , desenvolver tecnologia avançada de alta eficiência e economia de energia e competição de energia as alturas de comando da ciência e tecnologia. Em 2016, a Administração Nacional de Energia aprovou a construção do projeto nacional de demonstração de armazenamento de energia química em grande escala pela primeira vez em todo o país e também apresentou metas de inovação específicas para a tecnologia de armazenamento de energia de ultracapacitores de grande capacidade. A tecnologia de armazenamento de energia será uma das principais áreas de pesquisa nos próximos cinco anos. Além disso, o revestimento da superfície do rotor da turbina eólica (anticorrosão e outras propriedades), células de combustível, etc., são novos campos de pesquisa de materiais e dispositivos de energia.

Sensores em sistemas integrados de energia. Esta é outra área onde o professor Li percebeu recentemente que novos materiais e dispositivos de energia podem ser amplamente utilizados. Sob o pano de fundo do contínuo aprofundamento da reforma do sistema elétrico, a transformação da rede elétrica tradicional e a construção do sistema integrado de energia têm sido a tendência geral, mas ainda faltam nós chave, ou comutadores para comunicar uns com os outros. A crescente complexidade da energia conectada ao sistema de energia requer implantação inteligente. A rede atual, no entanto, carece de "olhos" e "ouvidos" para implantar energia com rapidez e precisão. Esses "olhos" e "ouvidos", sensores, são exatamente onde entra a profissão de novos materiais e dispositivos de energia. É provável que o uso de um novo material de energia leve a uma grande inovação.

E quanto aos Materiais e dispositivos de Nova Energia?

Em julho de 2012, a North China Electric Power University sediou o terceiro Simpósio Nacional sobre a construção de novos materiais e dispositivos de energia. Mais de 70 pessoas participaram do evento, incluindo diretores de novos materiais e dispositivos de energia de mais de 30 universidades, representantes de novas empresas de energia e associações industriais e unidades de publicação de nova energia. Ni Weidou, acadêmico da Universidade de Tsinghua, fala sobre o desenvolvimento e a demanda de talentos na área de novas energias. Ele destacou que o desenvolvimento da nova indústria de energia deve seguir um caminho prático, e as faculdades e universidades especializadas em novas energias devem se basear em suas próprias características, superar o gargalo do desenvolvimento e contribuir para a construção de novas energias. China Renewable Energy Association vice-diretor do comitê fotovoltaico, secretário-geral Wu Dacheng apontou na reunião, a nova formação de pessoal de energia deve fortalecer a educação básica de talentos universais, a introdução razoável de professores, fortalecer os intercâmbios e educação conjunta.

O histórico de novos materiais e dispositivos de energia em diferentes universidades é muito diferente, então os cursos também têm suas próprias características. Tomando como exemplo a North China Electric Power University, seu currículo apresenta uma forte combinação de disciplinas e interseções. O professor Li Meicheng disse que o principal dos novos materiais e dispositivos de energia envolve os seguintes três aspectos: o mecanismo físico e químico é a base, o material é o corpo principal e o dispositivo é o desempenho do material. Faculdades e universidades devem combinar suas próprias características profissionais e fazer as três organicamente por meio de um currículo razoável.

Cursos principais :(informações completas de cada escola)

Física do estado sólido, físico-química, química e física de materiais, energia, eletroquímica, tecnologia de fornecimento de energia, física e dispositivos de semicondutores, materiais de armazenamento de energia e tecnologia de preparação, métodos de análise e teste de materiais, transformação e aplicação de energia, o princípio da tecnologia de economia de energia avançada e tecnologia, células solares, princípio e tecnologia de bateria de íon de lítio, design de integração de sistema de energia, nova tendência mundial de desenvolvimento de energia de série de palestras, etc.

E a nova ciência da energia e a grande diferença de engenharia

Ambos os principais pertencem à categoria de engenharia, mas os novos materiais e dispositivos de energia pertencem à categoria de material, e a nova ciência e engenharia de energia pertencem à categoria de energia de energia. A nova ciência e engenharia de energia é orientada para a nova indústria de energia, com forte interdisciplinaridade e grande amplitude profissional. A base da disciplina vem de várias ciências e engenharia e está intimamente relacionada à física, química, materiais, maquinário, eletrônica, informação, software, economia e muitas outras áreas. De acordo com as necessidades sociais e sua própria acumulação profissional, faculdades e universidades estabeleceram suas próprias características de novas ciências da energia e engenharia, objetivos de treinamento, configurações curriculares, direção principal e assim por diante são bastante diferentes.