Apakah bahan dan peranti tenaga baharu?

Apa yang dipanggil tenaga baru merujuk kepada tenaga yang belum digunakan secara besar-besaran dan sedang dalam penyelidikan dan pembangunan aktif, yang berbeza daripada tenaga konvensional seperti arang batu, minyak, gas asli dan kuasa hidro besar dan sederhana. Contohnya, tenaga suria, tenaga angin, tenaga biojisim moden, tenaga geoterma, tenaga lautan dan tenaga hidrogen semuanya merupakan sumber tenaga baharu. Bahan tenaga baharu ialah bahan utama yang digunakan dalam proses merealisasikan transformasi dan penggunaan sumber tenaga baharu ini dan membangunkan teknologi tenaga baharu.

Pada masa ini, bahan tenaga baru yang lebih dikaji dan agak matang adalah terutamanya bahan sel suria, bahan bateri kuasa, bahan sel bahan api, bahan tenaga biojisim, bahan tenaga angin, supercapacitors, bahan tenaga nuklear, dll.

Bidang utama bahan dan peranti tenaga baharu ialah bidang utama penyelidikan dan pembangunan bahan utama dan reka bentuk peranti serta pembuatan penukaran dan penggunaan tenaga baharu. Jurusan ini merupakan satu daripada kumpulan pertama jurusan yang berkaitan dengan industri baru muncul strategik negara yang ditambah oleh Kementerian Pendidikan pada tahun 2010, dan ia merupakan salah satu jurusan termuda dalam kategori kejuruteraan bahan.

Profesor Li Meicheng berkata bahawa konotasi utama bahan dan peranti tenaga baharu terletak pada penyepaduan bahan dan peranti tenaga baharu. Berbeza dengan bahan tradisional, seperti bahan aloi, bahan tenaga baru bukanlah bahan mudah, tetapi mempunyai sifat struktur dan berfungsi. Sebagai contoh, bahan teras panel solar bukan silikon mudah, tetapi untuk membentuk struktur tertentu (seperti persimpangan PN), dan boleh mencapai fungsi penukaran fotoelektrik. Oleh itu, penyelidikan bahan dan peranti tenaga baru bukan sahaja bahan atau komponen, tetapi untuk menggabungkan kedua-duanya. Dalam erti kata lain, bidang utama memberi tumpuan kepada cara untuk memecahkan garisan kerosakan antara bahan dan peranti tenaga baharu.

Ambil kereta elektrik, sebagai contoh, di mana teknologi bateri kuasa berkembang pesat. Sebagai contoh, bateri litium titanate negatif mempunyai kelebihan prestasi pengecasan pantas, jangka hayat, keselamatan yang tinggi, dan lain-lain, kelemahannya ialah ketumpatan tenaga yang rendah, harga yang tinggi, sesuai untuk kegunaan bas. Walau bagaimanapun, baru-baru ini, bateri pengecasan pantas negatif karbon telah mencapai kemajuan pesat, dan ketumpatan tenaga yang tinggi serta kos rendah dijangka menggantikan bateri negatif litium titanat. Tidak kira apa jenis bateri, bahan dan perantinya tidak dapat dipisahkan, dan bahan akhir mesti dibuat menjadi bateri. Sudah tentu, ini hanya sebahagian kecil daripada bidang penyelidikan bahan dan peranti tenaga baharu.

Apakah bidang penyelidikan bahan dan peranti tenaga baharu?

Profesor Li Meicheng berkata bahawa bidang penyelidikan aktif semasa bahan tenaga baharu dan utama peranti ialah:

Pertama, proses penukaran tenaga. Contohnya, tenaga cahaya kepada elektrik, tenaga cahaya kepada haba, tenaga cahaya kepada tenaga kimia, tenaga angin kepada elektrik, tenaga biojisim kepada elektrik, dan sebagainya. Sebagai contoh, sel suria menukar tenaga cahaya kepada elektrik, dan fotosintesis buatan menukarkan tenaga cahaya kepada tenaga kimia.

Kedua, penangkapan dan penyimpanan tenaga. Pada November 2016, Perdana Menteri Li Keqiang mempengerusikan mesyuarat Suruhanjaya Tenaga Negara, yang membincangkan dan meluluskan Pelan Pembangunan Tenaga Lima Tahun Ke-13. Li mencadangkan untuk memberi tumpuan kepada pembangunan dan penggunaan tenaga boleh diperbaharui, terutamanya tenaga baru pada teknologi grid dan storan tenaga, penemuan teknologi rangkaian mikro, pembinaan komprehensif "Internet +" tenaga kebijaksanaan, meningkatkan keupayaan pelarasan sistem kuasa, meningkatkan tenaga baru yang diberikan keupayaan , membangunkan teknologi kecekapan tinggi dan penjimatan tenaga yang termaju dan persaingan tenaga yang menguasai tahap sains dan teknologi. Pada 2016, Pentadbiran Tenaga Negara meluluskan pembinaan projek demonstrasi penyimpanan tenaga kimia berskala besar negara buat pertama kali di seluruh negara, dan juga mengemukakan sasaran inovasi khusus untuk teknologi penyimpanan tenaga ultrakapasitor kapasiti besar. Teknologi penyimpanan tenaga akan menjadi salah satu bidang penyelidikan utama dalam tempoh lima tahun akan datang. Di samping itu, salutan permukaan pendesak turbin angin (anticorrosion dan sifat-sifat lain), sel bahan api, dsb., adalah bahan tenaga baharu dan bidang penyelidikan peranti.

Penderia dalam sistem tenaga bersepadu. Ini adalah satu lagi kawasan di mana Profesor Li baru-baru ini menyedari bahawa bahan dan peranti tenaga baharu boleh digunakan secara meluas. Di bawah latar belakang pendalaman berterusan pembaharuan sistem kuasa elektrik, transformasi grid kuasa tradisional dan pembinaan sistem tenaga bersepadu telah menjadi trend umum, tetapi masih terdapat kekurangan nod utama, atau beralih ke berkomunikasi antara satu sama lain. Peningkatan kerumitan tenaga yang disambungkan kepada sistem tenaga memerlukan penggunaan pintar. Grid semasa, bagaimanapun, tidak mempunyai "mata" dan "telinga" untuk menggunakan tenaga dengan cepat dan tepat. Penderia "mata" dan "telinga" ini, adalah tepat di mana profesion bahan dan peranti tenaga baharu muncul. Berkemungkinan penggunaan bahan tenaga baharu akan membawa kepada inovasi yang hebat.

Bagaimana pula dengan Bahan dan peranti tenaga baharu?

Pada Julai 2012, Universiti Kuasa Elektrik China Utara telah menganjurkan Simposium Kebangsaan ketiga mengenai pembinaan bahan dan peranti tenaga baharu. Lebih 70 orang menyertai acara itu, termasuk pengetua bahan dan peranti tenaga baharu daripada lebih 30 universiti, wakil perusahaan tenaga baharu dan persatuan industri, dan unit penerbitan tenaga baharu. Ni Weidou, ahli akademik Universiti Tsinghua, bercakap mengenai pembangunan dan permintaan bakat dalam bidang tenaga baharu. Beliau menegaskan bahawa pembangunan industri tenaga baharu harus mengambil jalan yang praktikal, dan kolej serta universiti yang mengkhusus dalam tenaga baharu harus berdasarkan ciri-ciri mereka sendiri, mengatasi kesesakan pembangunan, dan menyumbang kepada pembinaan tenaga baharu. Timbalan pengarah jawatankuasa fotovoltaik Persatuan Tenaga Boleh Diperbaharui China, setiausaha agung Wu Dacheng menegaskan dalam mesyuarat itu, latihan kakitangan tenaga baharu perlu mengukuhkan pendidikan asas bakat sejagat, pengenalan munasabah guru, mengukuhkan pertukaran dan pendidikan bersama.

Latar belakang bahan tenaga baru dan peranti utama di universiti yang berbeza adalah sangat berbeza, jadi kursus juga mempunyai ciri-ciri mereka sendiri. Mengambil Universiti Kuasa Elektrik China Utara sebagai contoh, kurikulumnya menampilkan gabungan disiplin dan persimpangan yang kukuh. Profesor Li Meicheng berkata bahawa utama bahan dan peranti tenaga baharu melibatkan tiga aspek berikut: mekanisme fizikal dan kimia adalah asas, bahan adalah badan utama, dan peranti adalah prestasi bahan. Kolej dan universiti harus menggabungkan ciri profesional mereka sendiri dan menjadikan ketiga-tiganya secara organik melalui penetapan kurikulum yang munasabah.

Kursus utama (maklumat komprehensif setiap sekolah)

Fizik keadaan pepejal, kimia fizikal, kimia dan fizik bahan, tenaga, elektrokimia, teknologi bekalan kuasa, fizik dan peranti semikonduktor, bahan penyimpanan tenaga dan teknologi penyediaan, analisis bahan dan kaedah ujian, transformasi dan aplikasi tenaga, prinsip teknologi penjimatan tenaga termaju dan teknologi, sel suria, prinsip dan teknologi bateri ion litium, reka bentuk penyepaduan sistem tenaga, trend pembangunan tenaga baharu dunia siri kuliah, dsb.

Dan perbezaan utama sains tenaga dan kejuruteraan baharu

Kedua-dua jurusan tergolong dalam kategori kejuruteraan, tetapi bahan dan peranti tenaga baharu tergolong dalam kategori bahan, dan sains dan kejuruteraan tenaga baharu tergolong dalam kategori kuasa tenaga. Sains dan kejuruteraan tenaga baharu berorientasikan kepada industri tenaga baharu, dengan rentang antara disiplin yang kukuh dan profesional yang besar. Asas disiplin berasal daripada pelbagai sains dan kejuruteraan, dan berkait rapat dengan fizik, kimia, bahan, jentera, elektronik, maklumat, perisian, ekonomi dan banyak lagi jurusan lain. Mengikut keperluan sosial dan pengumpulan profesional mereka sendiri, kolej dan universiti telah menetapkan ciri-ciri mereka sendiri sains tenaga baru dan jurusan kejuruteraan, objektif latihan, Tetapan kurikulum, hala tuju utama dan sebagainya agak berbeza.