วัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่คืออะไร?

พลังงานใหม่ที่เรียกว่าหมายถึงพลังงานที่ไม่ได้ใช้ในปริมาณมาก และอยู่ภายใต้การวิจัยและพัฒนาอย่างแข็งขัน ซึ่งแตกต่างจากพลังงานทั่วไป เช่น ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ และพลังน้ำขนาดใหญ่และขนาดกลาง ตัวอย่างเช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานชีวมวลสมัยใหม่ พลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานมหาสมุทร และพลังงานไฮโดรเจนล้วนเป็นแหล่งพลังงานใหม่ทั้งหมด วัสดุพลังงานใหม่เป็นวัสดุหลักที่ใช้ในกระบวนการตระหนักถึงการเปลี่ยนแปลงและการใช้แหล่งพลังงานใหม่เหล่านี้ และพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานใหม่

ในปัจจุบัน วัสดุพลังงานใหม่ที่ศึกษามากขึ้นและค่อนข้างสมบูรณ์ ได้แก่ วัสดุเซลล์แสงอาทิตย์ วัสดุแบตเตอรี่พลังงาน วัสดุเซลล์เชื้อเพลิง วัสดุพลังงานชีวมวล วัสดุพลังงานลม ตัวเก็บประจุยิ่งยวด วัสดุพลังงานนิวเคลียร์ ฯลฯ

วัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่ที่สำคัญคือการวิจัยและพัฒนาวัสดุหลักและการออกแบบอุปกรณ์และการผลิตการแปลงและการใช้พลังงานใหม่ วิชาเอกนี้เป็นหนึ่งในวิชาเอกชุดแรกที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมเกิดใหม่เชิงกลยุทธ์ระดับชาติที่เพิ่มโดยกระทรวงศึกษาธิการในปี 2010 และเป็นหนึ่งในสาขาวิชาที่อายุน้อยที่สุดในหมวดวัสดุของวิศวกรรม

ศาสตราจารย์หลี่เหม่ยเฉิงกล่าวว่าความหมายแฝงของวัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่ ๆ อยู่ที่การรวมวัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่ แตกต่างจากวัสดุแบบดั้งเดิม เช่น วัสดุโลหะผสม วัสดุพลังงานใหม่ไม่ใช่วัสดุที่เรียบง่าย แต่มีคุณสมบัติโครงสร้างและการทำงาน ตัวอย่างเช่น วัสดุหลักของแผงโซลาร์เซลล์ไม่ใช่ซิลิกอนธรรมดา แต่เพื่อสร้างโครงสร้างบางอย่าง (เช่นทางแยก PN) และสามารถบรรลุฟังก์ชันการแปลงตาแมวได้ ดังนั้นการวิจัยวัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่จึงไม่เพียงแต่เป็นวัสดุหรือส่วนประกอบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงทั้งสองอย่างด้วย กล่าวอีกนัยหนึ่ง วิชาเอกมุ่งเน้นไปที่วิธีการทำลายเส้นข้อบกพร่องระหว่างวัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่

ยกตัวอย่างรถยนต์ไฟฟ้าที่เทคโนโลยีแบตเตอรี่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนตเชิงลบมีข้อดีของประสิทธิภาพการชาร์จที่รวดเร็ว อายุการใช้งานยาวนาน ความปลอดภัยสูง ฯลฯ ข้อเสียคือความหนาแน่นของพลังงานต่ำ ราคาสูง เหมาะสำหรับการใช้รถบัส อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็ว ๆ นี้ แบตเตอรี่แบบชาร์จเร็วลบคาร์บอนลบมีความคืบหน้าอย่างรวดเร็ว และคาดว่าจะมีความหนาแน่นของพลังงานสูงและต้นทุนต่ำมาแทนที่แบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนตเชิงลบ ไม่ว่าแบตเตอรี่ชนิดใด วัสดุและอุปกรณ์ของแบตเตอรี่จะแยกออกจากกันไม่ได้ และวัสดุขั้นสุดท้ายจะต้องทำเป็นแบตเตอรี่ แน่นอนว่านี่เป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของสาขาการวิจัยวัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่

งานวิจัยด้านวัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่มีอะไรบ้าง?

ศาสตราจารย์หลี่ เหม่ยเฉิง กล่าวว่างานวิจัยด้านวัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่ที่สำคัญในปัจจุบัน ได้แก่

ขั้นแรก กระบวนการแปลงพลังงาน ตัวอย่างเช่น พลังงานแสงเป็นไฟฟ้า พลังงานแสงเป็นความร้อน พลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี พลังงานลมเป็นไฟฟ้า พลังงานชีวมวลเป็นไฟฟ้า เป็นต้น ตัวอย่างเช่น เซลล์แสงอาทิตย์แปลงพลังงานแสงเป็นไฟฟ้า และการสังเคราะห์ด้วยแสงประดิษฐ์จะแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี

ประการที่สอง การดักจับและการจัดเก็บพลังงาน ในเดือนพฤศจิกายน 2559 นายกรัฐมนตรีหลี่ เค่อเฉียง เป็นประธานในการประชุมคณะกรรมการพลังงานแห่งชาติ ซึ่งพิจารณาและอนุมัติแผนพัฒนาพลังงานห้าปีที่ 13 ฉบับที่ 13 Li แนะนำให้มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาและการใช้พลังงานทดแทน โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานใหม่ในเทคโนโลยีกริดและการจัดเก็บพลังงาน การพัฒนาเทคโนโลยีเครือข่ายขนาดเล็ก พลังงานภูมิปัญญา "อินเทอร์เน็ต +" ก่อสร้างที่ครอบคลุม ปรับปรุงความสามารถในการปรับระบบไฟฟ้า เพิ่มพลังงานใหม่ให้ความสามารถ , พัฒนาเทคโนโลยีประหยัดพลังงานขั้นสูงขั้นสูงและการแข่งขันด้านพลังงานระดับสูงของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ในปี 2559 การบริหารพลังงานแห่งชาติได้อนุมัติการสร้างโครงการสาธิตการจัดเก็บพลังงานเคมีขนาดใหญ่ระดับประเทศเป็นครั้งแรกทั่วประเทศ และยังเสนอเป้าหมายนวัตกรรมเฉพาะสำหรับเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานของตัวเก็บประจุแบบพิเศษที่มีความจุขนาดใหญ่ เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานจะเป็นหนึ่งในส่วนการวิจัยที่สำคัญในอีกห้าปีข้างหน้า นอกจากนี้ การเคลือบพื้นผิวใบพัดกังหันลม (คุณสมบัติต้านการกัดกร่อนและคุณสมบัติอื่นๆ) เซลล์เชื้อเพลิง ฯลฯ เป็นสาขาการวิจัยวัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่

เซ็นเซอร์ในระบบพลังงานรวม นี่เป็นอีกพื้นที่หนึ่งที่ศาสตราจารย์หลี่เพิ่งตระหนักว่าวัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่สามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ภายใต้พื้นหลังของการปฏิรูประบบไฟฟ้ากำลังที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นอย่างต่อเนื่องการเปลี่ยนแปลงของกริดพลังงานแบบดั้งเดิมและการสร้างระบบพลังงานแบบบูรณาการมีแนวโน้มทั่วไป แต่ก็ยังขาดโหนดหลักหรือสวิตช์เป็น สื่อสารกัน ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของพลังงานที่เชื่อมต่อกับระบบพลังงานจำเป็นต้องมีการปรับใช้อย่างชาญฉลาด อย่างไรก็ตาม ตารางปัจจุบันขาด "ตา" และ "หู" เพื่อส่งพลังงานอย่างรวดเร็วและแม่นยำ เซ็นเซอร์ "ตา" และ "หู" เหล่านี้เป็นที่มาของอาชีพวัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่ มีแนวโน้มว่าการใช้วัสดุพลังงานใหม่จะนำไปสู่นวัตกรรมที่ยอดเยี่ยม

แล้ววัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่ล่ะ?

ในเดือนกรกฎาคม 2555 มหาวิทยาลัย North China Electric Power เป็นเจ้าภาพการประชุมวิชาการระดับชาติครั้งที่ 3 เกี่ยวกับการสร้างวัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่ มีผู้เข้าร่วมงานมากกว่า 70 คน รวมถึงอาจารย์ใหญ่ของวัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่จากมหาวิทยาลัยมากกว่า 30 แห่ง ตัวแทนขององค์กรพลังงานใหม่และสมาคมอุตสาหกรรม และหน่วยเผยแพร่พลังงานใหม่ Ni Weidou นักวิชาการของมหาวิทยาลัย Tsinghua กล่าวถึงความต้องการด้านการพัฒนาและความสามารถในด้านพลังงานใหม่ เขาชี้ให้เห็นว่าการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ควรใช้ถนนที่ใช้งานได้จริง และวิทยาลัยและมหาวิทยาลัยที่เชี่ยวชาญด้านพลังงานใหม่ควรมีลักษณะเฉพาะของตนเอง เอาชนะคอขวดของการพัฒนา และมีส่วนในการสร้างพลังงานใหม่ รองผู้อำนวยการคณะกรรมการพลังงานแสงอาทิตย์พลังงานทดแทนของจีน เลขาธิการ Wu Dacheng ชี้ให้เห็นในการประชุม การฝึกอบรมบุคลากรด้านพลังงานใหม่ควรเสริมสร้างการศึกษาขั้นพื้นฐานของความสามารถสากล การแนะนำที่เหมาะสมของครู เสริมสร้างการแลกเปลี่ยนและการศึกษาร่วมกัน

พื้นหลังของวัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่ที่สำคัญในมหาวิทยาลัยต่างๆ แตกต่างกันมาก ดังนั้นหลักสูตรจึงมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง ยกตัวอย่างมหาวิทยาลัย North China Electric Power หลักสูตรของมหาวิทยาลัยประกอบด้วยสาขาวิชาและทางแยกที่แข็งแกร่ง ศาสตราจารย์หลี่ เหม่ยเฉิง กล่าวว่า วัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่ที่สำคัญเกี่ยวข้องกับสามด้านต่อไปนี้: กลไกทางกายภาพและเคมีเป็นพื้นฐาน วัสดุเป็นส่วนประกอบหลัก และอุปกรณ์คือประสิทธิภาพของวัสดุ วิทยาลัยและมหาวิทยาลัยควรรวมเอาลักษณะทางวิชาชีพของตนเองเข้าไว้ด้วยกัน และทำให้ทั้งสามมีความเป็นธรรมชาติผ่านการกำหนดหลักสูตรที่เหมาะสม

หลักสูตรหลัก :(ข้อมูลที่ครอบคลุมของแต่ละโรงเรียน)

ฟิสิกส์โซลิดสเตต เคมีกายภาพ เคมีวัสดุและฟิสิกส์ พลังงาน เคมีไฟฟ้า เทคโนโลยีการจ่ายไฟ ฟิสิกส์และอุปกรณ์กึ่งตัวนำ วัสดุกักเก็บพลังงานและเทคโนโลยีการเตรียมการ วิธีวิเคราะห์และทดสอบวัสดุ การแปลงพลังงานและการประยุกต์ใช้ หลักการเทคโนโลยีประหยัดพลังงานขั้นสูงและ เทคโนโลยี เซลล์แสงอาทิตย์ หลักการและเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน การออกแบบการรวมระบบพลังงาน แนวโน้มการพัฒนาพลังงานใหม่ของโลกของชุดการบรรยาย ฯลฯ

และความแตกต่างที่สำคัญของวิทยาศาสตร์พลังงานและวิศวกรรมใหม่

วิชาเอกทั้งสองอยู่ในหมวดวิศวกรรม แต่วัสดุและอุปกรณ์พลังงานใหม่อยู่ในหมวดวัสดุ และวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมพลังงานใหม่อยู่ในหมวดพลังงานพลังงาน วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมพลังงานใหม่มุ่งเน้นไปที่อุตสาหกรรมพลังงานใหม่ด้วยสหวิทยาการที่แข็งแกร่งและช่วงวิชาชีพที่มีขนาดใหญ่ รากฐานทางวินัยมาจากหลากหลายศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ และมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับฟิสิกส์ เคมี วัสดุ เครื่องจักร อิเล็กทรอนิกส์ ข้อมูล ซอฟต์แวร์ เศรษฐกิจ และสาขาวิชาอื่นๆ อีกมากมาย ตามความต้องการทางสังคมและการสะสมทางวิชาชีพ วิทยาลัยและมหาวิทยาลัยต่างๆ ได้กำหนดคุณลักษณะของตนเองขึ้นมาใหม่ในสาขาวิทยาศาสตร์พลังงานและวิศวกรรมศาสตร์ วัตถุประสงค์ของการฝึกอบรม การตั้งค่าหลักสูตร ทิศทางที่สำคัญ และอื่นๆ ค่อนข้างแตกต่างกัน