ما هي مواد وأجهزة الطاقة الجديدة؟

تشير ما يسمى بالطاقة الجديدة إلى الطاقة التي لم يتم استخدامها على نطاق واسع وهي قيد البحث والتطوير النشط ، والتي تختلف عن الطاقة التقليدية مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي والطاقة الكهرومائية الكبيرة والمتوسطة الحجم. على سبيل المثال ، تعد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وطاقة الكتلة الحيوية الحديثة والطاقة الحرارية الأرضية وطاقة المحيطات وطاقة الهيدروجين كلها مصادر جديدة للطاقة. مواد الطاقة الجديدة هي المواد الأساسية المستخدمة في عملية تحقيق التحول والاستفادة من مصادر الطاقة الجديدة هذه وتطوير تقنيات طاقة جديدة.

في الوقت الحاضر ، فإن مواد الطاقة الجديدة المدروسة والأكثر نضجًا نسبيًا هي مواد الخلايا الشمسية ، ومواد بطاريات الطاقة ، ومواد خلايا الوقود ، ومواد طاقة الكتلة الحيوية ، ومواد طاقة الرياح ، والمكثفات الفائقة ، ومواد الطاقة النووية ، إلخ.

إن التخصص الرئيسي لمواد وأجهزة الطاقة الجديدة هو مجال البحث والتطوير للمواد الرئيسية وتصميم الجهاز وتصنيع تحويل واستخدام الطاقة الجديدة. هذا التخصص هو واحد من الدفعة الأولى من التخصصات المتعلقة بالصناعات الاستراتيجية الوطنية الناشئة التي أضافتها وزارة التربية والتعليم في عام 2010 ، وهو أحد أصغر التخصصات في فئة المواد الهندسية.

قال البروفيسور Li Meicheng إن دلالة مواد وأجهزة الطاقة الجديدة الرئيسية تكمن في تكامل مواد وأجهزة الطاقة الجديدة. تختلف عن المواد التقليدية ، مثل مواد السبائك ، فإن مواد الطاقة الجديدة ليست مواد بسيطة ، ولكن لها خصائص هيكلية ووظيفية. على سبيل المثال ، المادة الأساسية للألواح الشمسية ليست السيليكون البسيط ، ولكن لتشكيل بنية معينة (مثل تقاطع PN) ، ويمكن أن تحقق وظيفة التحويل الكهروضوئي. لذلك ، فإن البحث عن مواد وأجهزة الطاقة الجديدة ليس فقط مواد أو مكونات ، بل هو الجمع بين الاثنين. بمعنى آخر ، يركز التخصص على كيفية اختراق خطوط الصدع بين مواد وأجهزة الطاقة الجديدة.

خذ السيارات الكهربائية ، على سبيل المثال ، حيث تتطور تكنولوجيا بطاريات الطاقة بسرعة. على سبيل المثال ، تتميز بطارية تيتانات الليثيوم السلبية بمزايا أداء الشحن السريع ، والعمر الطويل ، والسلامة العالية ، وما إلى ذلك ، والعيب هو كثافة الطاقة المنخفضة ، والسعر المرتفع ، ومناسبة لاستخدام الحافلات. ومع ذلك ، في الآونة الأخيرة ، حققت بطارية الشحن السريع سالبة الكربون تقدمًا سريعًا ، ومن المتوقع أن تحل كثافة الطاقة العالية والتكلفة المنخفضة محل بطارية الليثيوم تيتانات السلبية. بغض النظر عن نوع البطارية ، فإن موادها وأجهزتها لا يمكن فصلها ، ويجب تحويل المادة النهائية إلى بطارية. بالطبع ، هذا ليس سوى جزء صغير من مجال البحث عن مواد وأجهزة الطاقة الجديدة.

ما هي مجالات البحث الخاصة بمواد وأجهزة الطاقة الجديدة؟

قال البروفيسور Li Meicheng أن مجالات البحث النشطة الحالية لمواد وأجهزة الطاقة الجديدة الرئيسية هي:

أولاً ، عملية تحويل الطاقة. على سبيل المثال ، الطاقة الضوئية إلى الكهرباء ، والطاقة الضوئية للتسخين ، والطاقة الضوئية إلى الطاقة الكيميائية ، وطاقة الرياح إلى الكهرباء ، وطاقة الكتلة الحيوية إلى الكهرباء ، وما إلى ذلك. على سبيل المثال ، تقوم الخلايا الشمسية بتحويل الطاقة الضوئية إلى كهرباء ، ويحول التمثيل الضوئي الاصطناعي الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية.

ثانيًا ، التقاط الطاقة وتخزينها. في نوفمبر 2016 ، ترأس رئيس مجلس الدولة لي كه تشيانغ اجتماعًا للجنة الوطنية للطاقة ، التي ناقشت واعتمدت الخطة الخمسية الثالثة عشرة لتنمية الطاقة. اقترح لي التركيز على تطوير واستخدام الطاقة المتجددة ، وخاصة الطاقة الجديدة في تكنولوجيا الشبكة وتخزين الطاقة ، واختراق تكنولوجيا الشبكة الصغيرة ، وطاقة الحكمة الشاملة للبناء "الإنترنت +" ، وتحسين قدرة تعديل نظام الطاقة ، وزيادة الطاقة الجديدة المعطاة القدرة ، تطوير تكنولوجيا متقدمة عالية الكفاءة وتوفير الطاقة ومنافسة الطاقة على ارتفاعات عالية من العلوم والتكنولوجيا. في عام 2016 ، وافقت إدارة الطاقة الوطنية على إنشاء المشروع التجريبي الوطني لتخزين الطاقة الكيميائية على نطاق واسع لأول مرة على مستوى البلاد ، كما طرحت أهدافًا ابتكارية محددة لتكنولوجيا تخزين الطاقة للمكثفات الفائقة السعة. ستكون تكنولوجيا تخزين الطاقة أحد مجالات البحث الرئيسية في السنوات الخمس المقبلة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن طلاء سطح المكره لتوربينات الرياح (مقاومة التآكل وخصائص أخرى) ، وخلايا الوقود ، وما إلى ذلك ، هي مجالات بحثية عن مواد وأجهزة جديدة للطاقة.

مجسات في أنظمة الطاقة المتكاملة. هذا مجال آخر أدرك فيه البروفيسور لي مؤخرًا أنه يمكن استخدام مواد وأجهزة الطاقة الجديدة على نطاق واسع. في ظل خلفية التعميق المستمر لإصلاح نظام الطاقة الكهربائية ، كان تحول شبكة الطاقة التقليدية وبناء نظام الطاقة المتكامل هو الاتجاه العام ، ولكن لا يزال هناك نقص في العقد الرئيسية ، أو التبديل إلى تواصلوا مع بعضكم البعض. يتطلب التعقيد المتزايد للطاقة المتصلة بنظام الطاقة نشرًا ذكيًا. ومع ذلك ، فإن الشبكة الحالية تفتقر إلى "العيون" و "الأذنين" لنشر الطاقة بسرعة وبدقة. هذه "العيون" و "الأذنين" ، أجهزة الاستشعار ، هي بالضبط المكان الذي تأتي فيه مهنة مواد وأجهزة الطاقة الجديدة. ومن المحتمل أن يؤدي استخدام مادة طاقة جديدة إلى ابتكار عظيم.

ماذا عن مواد وأجهزة الطاقة الجديدة؟

في يوليو 2012 ، استضافت جامعة شمال الصين للطاقة الندوة الوطنية الثالثة حول بناء مواد وأجهزة الطاقة الجديدة. شارك في الحدث أكثر من 70 شخصًا ، بما في ذلك مديرو مواد وأجهزة الطاقة الجديدة من أكثر من 30 جامعة ، وممثلين عن مؤسسات الطاقة الجديدة والجمعيات الصناعية ، ووحدات نشر الطاقة الجديدة. يتحدث ني ويدو ، الأكاديمي بجامعة تسينغهوا ، عن التنمية والطلب على المواهب في مجال الطاقة الجديدة. وأشار إلى أن تطوير صناعة الطاقة الجديدة يجب أن يأخذ طريقا عمليا ، وأن تعتمد الكليات والجامعات المتخصصة في الطاقة الجديدة على خصائصها الخاصة ، وتتغلب على أزمة التنمية ، وتساهم في بناء طاقة جديدة. وأشار الأمين العام وو داتشنغ ، نائب مدير لجنة الطاقة المتجددة في الصين ، في الاجتماع ، إلى أن تدريب موظفي الطاقة الجديدة يجب أن يعزز التعليم الأساسي للمواهب العالمية ، والتعريف المعقول للمعلمين ، وتعزيز التبادلات والتعليم المشترك.

تختلف خلفية مواد وأجهزة الطاقة الجديدة المتخصصة في الجامعات المختلفة اختلافًا كبيرًا ، وبالتالي فإن الدورات التدريبية لها أيضًا خصائصها الخاصة. مع أخذ جامعة North China Electric Power كمثال ، يتميز مناهجها بمزيج قوي من التخصصات والتقاطعات. قال البروفيسور Li Meicheng إن أهم مواد وأجهزة الطاقة الجديدة تتضمن الجوانب الثلاثة التالية: الآلية الفيزيائية والكيميائية هي الأساس ، والمادة هي الجسم الرئيسي ، والجهاز هو أداء المادة. يجب أن تجمع الكليات والجامعات بين خصائصها المهنية الخاصة وأن تجعل الثلاثة عضويًا من خلال إعداد المناهج الدراسية المعقولة.

الدورات الرئيسية: (معلومات شاملة لكل مدرسة)

فيزياء الحالة الصلبة ، والكيمياء الفيزيائية ، وكيمياء المواد والفيزياء ، والطاقة ، والكيمياء الكهربائية ، وتكنولوجيا إمدادات الطاقة ، وفيزياء وأجهزة أشباه الموصلات ، ومواد تخزين الطاقة وتكنولوجيا التحضير ، وتحليل المواد وطرق الاختبار ، وتحويل الطاقة وتطبيقها ، ومبدأ تكنولوجيا توفير الطاقة المتقدمة و التكنولوجيا ، الخلايا الشمسية ، مبدأ وتكنولوجيا بطارية أيون الليثيوم ، تصميم تكامل نظام الطاقة ، اتجاه تطوير الطاقة الجديد في العالم لسلسلة المحاضرات ، إلخ.

وعلوم الطاقة الجديدة والهندسة فرق كبير

ينتمي كلا التخصصين إلى فئة الهندسة ، لكن مواد وأجهزة الطاقة الجديدة تنتمي إلى فئة المواد ، وتنتمي علوم وهندسة الطاقة الجديدة إلى فئة طاقة الطاقة. يتم توجيه علوم وهندسة الطاقة الجديدة إلى صناعة الطاقة الجديدة ، مع مدى مهني قوي ومتعدد التخصصات. يأتي أساس الانضباط من علوم وهندسة متعددة ، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بالفيزياء والكيمياء والمواد والآلات والإلكترونيات والمعلومات والبرمجيات والاقتصاد والعديد من التخصصات الأخرى. وفقًا للاحتياجات الاجتماعية وتراكمها المهني الخاص ، أنشأت الكليات والجامعات خصائصها الخاصة لعلوم وهندسة الطاقة الجديدة ، وأهداف التدريب ، وإعدادات المناهج ، والتوجيه الرئيسي وما إلى ذلك مختلفة تمامًا.