مواد و وسایل انرژی نو چیست؟

به اصطلاح انرژی نو به انرژی هایی اطلاق می شود که در مقیاس وسیع مورد استفاده قرار نگرفته و در حال تحقیق و توسعه فعال است که با انرژی های معمولی مانند زغال سنگ، نفت، گاز طبیعی و نیروگاه های آبی بزرگ و متوسط ​​متفاوت است. به عنوان مثال، انرژی خورشیدی، انرژی باد، انرژی زیست توده مدرن، انرژی زمین گرمایی، انرژی اقیانوس ها و انرژی هیدروژن همه منابع انرژی جدید هستند. مواد انرژی جدید مواد کلیدی مورد استفاده در فرآیند تحقق تحول و استفاده از این منابع انرژی جدید و توسعه فناوری های جدید انرژی هستند.

در حال حاضر، مواد انرژی جدید که بیشتر مطالعه شده و نسبتا بالغ هستند، عمدتاً مواد سلول خورشیدی، مواد باتری نیرو، مواد سلول سوختی، مواد انرژی زیست توده، مواد انرژی باد، ابرخازن ها، مواد انرژی هسته ای و غیره هستند.

گرایش مواد و دستگاه های انرژی نو، رشته تحقیق و توسعه مواد کلیدی و طراحی دستگاه و ساخت تبدیل و استفاده از انرژی های نو می باشد. این رشته یکی از اولین دسته از رشته های مرتبط با صنایع نوظهور استراتژیک ملی است که توسط وزارت آموزش و پرورش در سال 1389 اضافه شده است و یکی از جوان ترین گرایش های رشته مهندسی مواد می باشد.

پروفسور لی میچنگ گفت که مفهوم اصلی مواد و دستگاه های انرژی جدید در ادغام مواد و دستگاه های انرژی جدید نهفته است. متفاوت از مواد سنتی، مانند مواد آلیاژی، مواد انرژی نو، مواد ساده نیستند، اما دارای خواص ساختاری و عملکردی هستند. به عنوان مثال، مواد هسته پانل های خورشیدی سیلیکون ساده نیست، بلکه برای تشکیل یک ساختار خاص (مانند اتصال PN)، و می تواند تابع تبدیل فوتوالکتریک را به دست آورد. بنابراین، تحقیق در مورد مواد و دستگاه های انرژی جدید فقط مواد یا اجزا نیست، بلکه برای ترکیب این دو است. به عبارت دیگر، تمرکز اصلی بر چگونگی شکستن خطوط گسل بین مواد و دستگاه های انرژی جدید است.

به عنوان مثال، خودروهای برقی را در نظر بگیرید، جایی که فناوری باتری های برق به سرعت در حال پیشرفت است. به عنوان مثال، باتری لیتیوم تیتانات منفی دارای مزایای عملکرد شارژ سریع، عمر طولانی، ایمنی بالا و غیره است، نقطه ضعف آن چگالی انرژی کم، قیمت بالا، مناسب برای استفاده از اتوبوس است. با این حال، اخیراً باتری شارژ سریع کربن منفی پیشرفت سریعی داشته است و انتظار می رود چگالی انرژی بالا و هزینه کم آن جایگزین باتری لیتیوم تیتانات منفی شود. فرقی نمی کند چه نوع باتری ای داشته باشد، مواد و دستگاه های آن جدانشدنی هستند و ماده نهایی باید به صورت باتری درآید. البته این تنها بخش کوچکی از حوزه تحقیقاتی مواد و دستگاه های انرژی نو است.

زمینه های تحقیقاتی مواد و دستگاه های انرژی نو چیست؟

پروفسور لی میچنگ گفت که حوزه های تحقیقاتی فعال فعلی مواد و دستگاه های انرژی جدید عبارتند از:

اول، فرآیند تبدیل انرژی. به عنوان مثال، انرژی نور به الکتریسیته، انرژی نور به گرما، انرژی نور به انرژی شیمیایی، انرژی باد به الکتریسیته، انرژی زیست توده به برق و غیره. برای مثال سلول های خورشیدی انرژی نور را به الکتریسیته تبدیل می کنند و فتوسنتز مصنوعی انرژی نور را به انرژی شیمیایی تبدیل می کند.

دوم، جذب و ذخیره انرژی. در نوامبر 2016، نخست وزیر لی کچیانگ ریاست جلسه کمیسیون ملی انرژی را بر عهده داشت که سیزدهمین برنامه پنج ساله توسعه انرژی را مورد بررسی و تصویب قرار داد. لی پیشنهاد کرد که بر روی توسعه و استفاده از انرژی های تجدیدپذیر تمرکز شود، به ویژه انرژی جدید در فناوری شبکه و ذخیره انرژی، پیشرفت فناوری شبکه میکرو، ساخت و ساز جامع "اینترنت +" انرژی خرد، بهبود توانایی تنظیم سیستم قدرت، افزایش توانایی داده شده انرژی جدید ، توسعه پیشرفته فن آوری با راندمان بالا و صرفه جویی در انرژی و رقابت انرژی در ارتفاعات فرمانده علم و فناوری. در سال 2016، اداره ملی انرژی ساخت پروژه نمایش ملی ذخیره انرژی شیمیایی در مقیاس بزرگ را برای اولین بار در سراسر کشور تصویب کرد و همچنین اهداف نوآوری خاصی را برای فناوری ذخیره انرژی فوق خازن‌های با ظرفیت بالا ارائه کرد. فناوری ذخیره سازی انرژی یکی از حوزه های تحقیقاتی کلیدی در پنج سال آینده خواهد بود. علاوه بر این، پوشش سطح پروانه توربین بادی (ضد خوردگی و سایر خواص)، پیل های سوختی و غیره، زمینه های تحقیقاتی مواد و دستگاه های انرژی جدید هستند.

حسگرها در سیستم های انرژی یکپارچه این حوزه دیگری است که پروفسور لی اخیراً متوجه شده است که مواد و دستگاه های انرژی جدید می توانند به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرند. در زمینه تعمیق مستمر اصلاحات سیستم برق، تبدیل شبکه برق سنتی و ساخت سیستم یکپارچه انرژی روند کلی بوده است، اما هنوز کمبود گره های کلیدی یا سوئیچ ها وجود دارد. با یکدیگر ارتباط برقرار کنید. افزایش پیچیدگی انرژی متصل به سیستم انرژی مستلزم استقرار هوشمندانه است. با این حال، شبکه فعلی فاقد "چشم" و "گوش" برای استقرار سریع و دقیق انرژی است. این "چشم ها" و "گوش ها"، حسگرها، دقیقاً جایی هستند که حرفه مواد و دستگاه های انرژی جدید وارد می شود. این احتمال وجود دارد که استفاده از مواد انرژی جدید منجر به یک نوآوری بزرگ شود.

در مورد مواد و دستگاه های انرژی جدید چطور؟

در جولای 2012، دانشگاه برق شمال چین میزبان سومین سمپوزیوم ملی در مورد ساخت مواد و دستگاه های انرژی جدید بود. بیش از 70 نفر از جمله مدیران مواد و دستگاه های انرژی نو از بیش از 30 دانشگاه، نمایندگان شرکت ها و انجمن های صنعتی انرژی های نو و واحدهای انتشارات انرژی های نو در این رویداد شرکت کردند. نی ویدو، آکادمیک دانشگاه Tsinghua، در مورد توسعه و تقاضای استعداد در زمینه انرژی جدید صحبت می کند. وی خاطرنشان کرد: توسعه صنعت انرژی‌های نو باید مسیر عملی را طی کند و دانشکده‌ها و دانشگاه‌های متخصص انرژی‌های نو براساس ویژگی‌های خود، بر گلوگاه توسعه فائق آمده و در ساخت انرژی‌های نو سهیم باشند. معاون کمیته فتوولتائیک انجمن انرژی های تجدیدپذیر چین، دبیر کل وو داچنگ در این نشست اشاره کرد، آموزش پرسنل انرژی های جدید باید آموزش اولیه استعدادهای جهانی، معرفی معقول معلمان، تقویت مبادلات و آموزش مشترک را تقویت کند.

پیشینه رشته مواد و دستگاه های انرژی نو در دانشگاه های مختلف بسیار متفاوت است، بنابراین دوره ها نیز ویژگی های خاص خود را دارند. با در نظر گرفتن دانشگاه برق شمال چین به عنوان مثال، برنامه درسی آن دارای ترکیبی قوی از رشته ها و تقاطع ها است. پروفسور لی میچنگ گفت که عمده مواد و وسایل انرژی جدید شامل سه جنبه زیر است: مکانیسم فیزیکی و شیمیایی اساس است، ماده بدنه اصلی است و دستگاه عملکرد مواد است. کالج‌ها و دانشگاه‌ها باید ویژگی‌های حرفه‌ای خود را ترکیب کرده و از طریق تنظیم برنامه درسی معقول، این سه را به صورت ارگانیک درآورند.

دروس اصلی: (اطلاعات جامع هر مدرسه)

فیزیک حالت جامد، شیمی فیزیک، شیمی مواد و فیزیک، انرژی، الکتروشیمی، فناوری منبع تغذیه، فیزیک و دستگاه های نیمه هادی، مواد ذخیره انرژی و فناوری آماده سازی، تجزیه و تحلیل مواد و روش های آزمایش، تبدیل انرژی و کاربرد، اصل فناوری پیشرفته صرفه جویی در انرژی و فن آوری، سلول های خورشیدی، اصل و فناوری باتری یون لیتیوم، طراحی یکپارچه سازی سیستم انرژی، روند توسعه انرژی جدید در جهان از سری سخنرانی ها و غیره.

و تفاوت عمده علم و مهندسی انرژی های نو

هر دو گرایش متعلق به گروه مهندسی هستند، اما مواد و دستگاه های انرژی نو در دسته مواد و علوم و مهندسی انرژی های نو در دسته انرژی انرژی قرار دارند. علم و مهندسی انرژی های نو به صنعت انرژی های جدید، با گستره بین رشته ای قوی و حرفه ای بزرگ گرایش دارد. پایه این رشته از علوم و مهندسی متعدد سرچشمه می گیرد و ارتباط نزدیکی با فیزیک، شیمی، مواد، ماشین آلات، الکترونیک، اطلاعات، نرم افزار، اقتصاد و بسیاری از رشته های دیگر دارد. با توجه به نیازهای اجتماعی و انباشت حرفه ای خود، کالج ها و دانشگاه ها ویژگی های خود را در زمینه علوم و مهندسی انرژی های جدید تنظیم کرده اند، اهداف آموزشی، تنظیمات برنامه درسی، جهت اصلی و غیره کاملاً متفاوت است.