Жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғылар дегеніміз не?

Жаңа энергия деп аталатын көмір, мұнай, табиғи газ және ірі және орташа су энергетикасы сияқты кәдімгі энергиядан ерекшеленетін, кең көлемде пайдаланылмаған және белсенді зерттеулер мен әзірлемелерде тұрған энергияны білдіреді. Мысалы, күн энергиясы, жел энергиясы, заманауи биомасса энергиясы, геотермалдық энергия, мұхит энергиясы және сутегі энергиясы - барлығы жаңа энергия көздері. Жаңа энергетикалық материалдар осы жаңа энергия көздерін түрлендіру мен пайдалануды жүзеге асыру және жаңа энергетикалық технологияларды әзірлеу процесінде қолданылатын негізгі материалдар болып табылады.

Қазіргі уақытта неғұрлым зерттелген және салыстырмалы түрде жетілген жаңа энергетикалық материалдар негізінен күн батареяларының материалдары, қуат батареяларының материалдары, отын жасушаларының материалдары, биомассалық энергия материалдары, жел энергиясының материалдары, суперконденсаторлар, ядролық энергия материалдары және т.б.

Жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғылардың негізгі бөлігі - негізгі материалдарды және құрылғыларды жобалау мен жаңа энергияны түрлендіру мен пайдалануды өндіруді зерттеу мен дамытудың негізгі бөлігі. Бұл мамандық 2010 жылы Білім министрлігі қосқан ұлттық стратегиялық дамып келе жатқан салаларға қатысты мамандықтардың алғашқы партиясы болып табылады және ол инженерияның материалдық санатындағы ең жас мамандықтардың бірі болып табылады.

Профессор Ли Мэйчэн жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғылардың негізгі коннотациясы жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғыларды біріктіруде екенін айтты. Дәстүрлі материалдардан, мысалы, легирленген материалдардан айырмашылығы, жаңа энергетикалық материалдар қарапайым материалдар емес, құрылымдық және функционалдық қасиеттерге ие. Мысалы, күн панельдерінің негізгі материалы қарапайым кремний емес, белгілі бір құрылымды қалыптастыру үшін (мысалы, PN қосылысы) және фотоэлектрлік түрлендіру функциясына қол жеткізе алады. Сондықтан жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғыларды зерттеу тек материалдар немесе компоненттер ғана емес, екеуін біріктіру болып табылады. Басқаша айтқанда, негізгі жұмыс жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғылар арасындағы ақаулық сызықтарды қалай бұзуға бағытталған.

Мысалы, электр аккумуляторлары технологиясы қарқынды дамып жатқан электромобильдерді алайық. Мысалы, литий титанат теріс батареясы жылдам зарядтау өнімділігі, ұзақ қызмет ету, жоғары қауіпсіздік және т.б. артықшылықтары бар, кемшілігі - энергияның төмен тығыздығы, жоғары баға, автобусты пайдалануға жарамды. Дегенмен, жақында көміртекті теріс жылдам зарядталатын батарея жылдам прогреске қол жеткізді және оның жоғары энергия тығыздығы мен төмен құны литий титанат теріс батареясын ауыстырады деп күтілуде. Қандай аккумулятор болса да, оның материалдары мен құрылғылары бір-бірінен ажырамайды, ал соңғы материалдан батарея жасалуы керек. Әрине, бұл жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғыларды зерттеу саласының аз ғана бөлігі.

Жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғылардың зерттеу бағыттары қандай?

Профессор Ли Мэйчэн жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғылардың қазіргі белсенді зерттеу бағыттары мыналар екенін айтты:

Біріншіден, энергияны түрлендіру процесі. Мысалы, жарық энергиясы электр энергиясына, жарық энергиясы жылуға, жарық энергиясы химиялық энергияға, жел энергиясы электр энергиясына, биомасса энергиясы электр энергиясына және т.б. Мысалы, күн батареялары жарық энергиясын электр энергиясына, ал жасанды фотосинтез жарық энергиясын химиялық энергияға айналдырады.

Екіншіден, энергияны алу және сақтау. 2016 жылдың қараша айында премьер-министр Ли Кэцян Ұлттық энергетика комиссиясының отырысына төрағалық етті, онда энергетиканы дамытудың 13-бесжылдық жоспары талқыланып, бекітілді. Ли жаңартылатын энергияны дамыту мен пайдалануды, әсіресе желі технологиясы мен энергияны сақтаудағы жаңа энергияны, микро желі технологиясының серпінділігін, жан-жақты құрылысты «Интернет +» даналық энергияны, қуат жүйесін реттеу қабілетін жақсартуды, жаңа энергияны беру мүмкіндігін арттыруды ұсынды. , озық жоғары тиімділік пен энергия үнемдеу технологиясын және энергия бәсекелестігін ғылым мен техниканың басқарушы биіктерін дамыту. 2016 жылы Ұлттық энергетика әкімшілігі бүкіл елде алғаш рет ұлттық ауқымды химиялық энергияны сақтауды көрсету жобасының құрылысын мақұлдады, сондай-ақ үлкен қуатты ультраконденсаторлардың энергиясын сақтау технологиясы үшін нақты инновациялық мақсаттарды алға қойды. Энергияны сақтау технологиясы алдағы бес жылда негізгі зерттеу бағыттарының бірі болады. Сонымен қатар, жел турбинасы дөңгелегі бетін жабу (коррозияға қарсы және басқа да қасиеттер), отын элементтері және т.б. жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғыларды зерттеу салалары болып табылады.

Біріктірілген энергетикалық жүйелердегі датчиктер. Бұл профессор Ли жақында жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғыларды кеңінен қолдануға болатынын түсінген тағы бір сала. Электр энергетикасы жүйесін реформалауды үздіксіз тереңдету аясында дәстүрлі электр желісін өзгерту және біріктірілген энергетикалық жүйені құру жалпы үрдіс болды, бірақ әлі де негізгі түйіндердің жетіспеуі немесе электр энергетикалық жүйесіне ауысулардың болмауы байқалады. бір-бірімен қарым-қатынас жасау. Энергия жүйесіне қосылған энергияның күрделене түсуі интеллектуалды орналастыруды талап етеді. Дегенмен, қазіргі желіде энергияны тез және дәл орналастыру үшін «көздер» және «құлақтар» жоқ. Бұл «көздер» мен «құлақтар», сенсорлар, дәл осы жерде жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғылар кәсібі пайда болады. Жаңа энергетикалық материалды пайдалану үлкен инновацияға әкелуі мүмкін.

Жаңа энергия материалдары мен құрылғылары туралы не деуге болады?

2012 жылдың шілдесінде Солтүстік Қытай электр энергетикалық университетінде жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғылардың құрылысы бойынша үшінші Ұлттық симпозиум өтті. Іс-шараға 70-тен астам адам қатысты, оның ішінде 30-дан астам университеттің жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғылардың жетекшілері, жаңа энергетикалық кәсіпорындар мен салалық қауымдастықтардың өкілдері, жаңа энергетикалық баспа бөлімшелері. Цинхуа университетінің академигі Ни Вэйдоу жаңа энергетика саласындағы даму мен талантты сұраныс туралы айтады. Ол жаңа энергетика саласын дамыту практикалық жолмен жүруі керектігін және жаңа энергетикаға маманданған колледждер мен университеттер өз ерекшеліктеріне сүйеніп, дамудың тар жолын еңсеріп, жаңа энергетиканың құрылысына үлес қосуы керектігін көрсетті. Қытайдың жаңартылатын энергия қауымдастығының фотоэлектрлік комитеті директорының орынбасары, бас хатшы У Дачэн жиналыста атап көрсеткендей, жаңа энергетикалық кадрларды дайындау әмбебап таланттардың негізгі білімін күшейту, мұғалімдерді ақылға қонымды түрде таныстыру, алмасу мен бірлескен білім беруді күшейту керек.

Әртүрлі университеттердегі жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғылардың фоны өте әртүрлі, сондықтан курстардың да өзіндік ерекшеліктері бар. Солтүстік Қытай электр энергетикалық университетін мысалға алсақ, оның оқу жоспарында пәндер мен қиылыстардың күшті үйлесімі бар. Профессор Ли Мэйчэн жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғылардың негізгі бөлігі келесі үш аспектіден тұратынын айтты: физикалық және химиялық механизм - негіз, материал - негізгі дене және құрылғы - материалдың өнімділігі. Колледждер мен университеттер өздерінің кәсіби сипаттамаларын біріктіріп, ақылға қонымды оқу жоспары арқылы үшеуін органикалық түрде жасауы керек.

Негізгі курстар:(әр мектеп туралы толық ақпарат)

Қатты дене физикасы, физикалық химия, материал химиясы және физикасы, энергетика, электрохимия, электрмен жабдықтау технологиясы, жартылай өткізгіштер физикасы және құрылғылары, энергия сақтау материалдары және дайындау технологиясы, материалды талдау және сынау әдістері, энергияны түрлендіру және қолдану, энергия үнемдеудің озық технологиясы принципі және технология, күн батареялары, литий-иондық батарея принципі мен технологиясы, энергетикалық жүйені біріктіру дизайны, дәрістер сериясының әлемдегі жаңа энергетикалық даму үрдісі және т.б.

Жаңа энергетика ғылымы мен инженерия басты айырмашылығы

Екі мамандық инженерлік санатқа жатады, бірақ жаңа энергетикалық материалдар мен құрылғылар материалдық санатқа жатады, ал жаңа энергетика ғылымы мен техникасы энергетикалық қуат санатына жатады. Жаңа энергетика ғылымы мен техникасы күшті пәнаралық және үлкен кәсіби ауқымы бар жаңа энергетикалық индустрияға бағытталған. Пәннің негізі көптеген ғылымдар мен техникадан тұрады және физика, химия, материалдар, машиналар, электроника, ақпарат, бағдарламалық қамтамасыз ету, экономика және басқа да көптеген мамандықтармен тығыз байланысты. Әлеуметтік қажеттіліктерге және өздерінің кәсіби жинақтарына сәйкес колледждер мен университеттер жаңа энергетикалық ғылым мен инженерия мамандығының өзіндік сипаттамаларын белгіледі, оқыту мақсаттары, оқу жоспарлары, негізгі бағыт және т.б. ерекшеленеді.