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尊龙人生就是傅专业解读——新能源材料与器件|日本一卡二卡三卡不卡|

2023-08-12

  人类的活动ღ◈ღ、经济的发展都离不开能源ღ◈ღ。我们对能源的需求远远超过以往时代ღ◈ღ,并且还在持续快速增长ღ◈ღ。石油ღ◈ღ、煤炭等化石燃料都是不可再生的ღ◈ღ,而且过度开发利用产生了当前的环境污染问题ღ◈ღ。据某些科学家估计ღ◈ღ,地球上现存的化石能源很快就会消耗殆尽ღ◈ღ。“能源危机” 是人类当前面临的最大挑战ღ◈ღ,而新能源材料与器件就是破解“能源危机与环境问题”的一把金钥匙ღ◈ღ。

  大家最近可能都被董明珠投资某新能源公司的消息“刷屏”了ღ◈ღ。该公司的核心技术是“钛酸锂负极电池”ღ◈ღ,而电池技术是决定电动车成败的重要因素ღ◈ღ。这是新能源材料与器件的一个好例子ღ◈ღ。

  所谓新能源ღ◈ღ,是指区别于煤ღ◈ღ、石油ღ◈ღ、天然气以及大中型水电等常规能源ღ◈ღ,尚未大规模利用ღ◈ღ、正在积极研究开发的能源ღ◈ღ。比如ღ◈ღ,太阳能ღ◈ღ、风能ღ◈ღ、现代生物质能ღ◈ღ、地热能ღ◈ღ、海洋能以及氢能等都属于新能源ღ◈ღ。而新能源材料就是实现这些新能源转化和利用以及发展新能源技术过程中所使用的关键材料ღ◈ღ。

  目前ღ◈ღ,研究得较多的ღ◈ღ、相对成熟的新能源材料主要是太阳能电池材料尊龙人生就是傅ღ◈ღ、动力电池材料ღ◈ღ、燃料电池材料ღ◈ღ、生物质能材料ღ◈ღ、风能材料ღ◈ღ、超级电容器ღ◈ღ、核能材料等ღ◈ღ。

  新能源材料与器件专业就是研究开发新能源转化ღ◈ღ、利用的关键材料及其器件设计ღ◈ღ、制造的专业ღ◈ღ。这个专业是教育部2010年首批增设的国家战略性新兴产业相关专业ღ◈ღ,是工学门类材料类中最年轻的专业之一ღ◈ღ。

  李美成教授说ღ◈ღ,新能源材料与器件专业的内涵就在于新能源材料与器件的一体化ღ◈ღ。与传统的材料(如合金材料)不同ღ◈ღ,新能源材料不是简单的材料ღ◈ღ,而是有结构和功能特性的尊龙人生就是傅ღ◈ღ。像太阳能电池板的核心材料ღ◈ღ,不是单纯的硅ღ◈ღ,而是要形成一定的结构(如PN结等)ღ◈ღ,并能实现光电转化功能ღ◈ღ。因此今日头条ღ◈ღ,ღ◈ღ,新能源材料与器件研究的不仅是材料或元器件ღ◈ღ,而是要把两者结合起来ღ◈ღ。也就是说ღ◈ღ,该专业研究的重点是如何打通新能源材料和器件之间的断层ღ◈ღ。

  还拿电动汽车做例子ღ◈ღ,动力电池技术的发展可谓日新月异ღ◈ღ。比如ღ◈ღ,钛酸锂负极电池具有快充性能ღ◈ღ、长寿命ღ◈ღ、高安全性等优点ღ◈ღ,缺点是能量密度低ღ◈ღ、价格高ღ◈ღ,适用于公交车使用ღ◈ღ。但是ღ◈ღ,近来碳负极的快充电池进步很快ღ◈ღ,其能量密度高ღ◈ღ、成本低ღ◈ღ,有望替代钛酸锂负极电池ღ◈ღ。无论是哪种电池ღ◈ღ,其材料和器件都是密不可分的ღ◈ღ,最终都要把材料做成电池ღ◈ღ。当然ღ◈ღ,这只是新能源材料与器件研究领域中的一小块内容ღ◈ღ。

  一ღ◈ღ、能量的转换过程ღ◈ღ。比如ღ◈ღ,光能转化为电能ღ◈ღ,光能转化为热能ღ◈ღ,光能转化为化学能ღ◈ღ,风能转化为电能ღ◈ღ,生物质能转化为电能ღ◈ღ,等等ღ◈ღ。比如ღ◈ღ,太阳能电池就是把光能转化为电能ღ◈ღ,人工光合作用是把光能转化为化学能ღ◈ღ。

  二ღ◈ღ、能量的捕获与存储ღ◈ღ。2016年11月ღ◈ღ,李克强总理主持召开国家能源委员会会议ღ◈ღ,审议通过了《能源发展“十三五”规划》ღ◈ღ。李克强提出ღ◈ღ,要集中力量在可再生能源开发利用ღ◈ღ,特别是新能源并网技术和储能ღ◈ღ、微网技术上取得突破ღ◈ღ,全面建设“互联网+”智慧能源ღ◈ღ,提升电网系统调节能力ღ◈ღ,增加新能源消纳能力ღ◈ღ,发展先进高效节能技术ღ◈ღ,抢占能源科技竞争制高点ღ◈ღ。2016年ღ◈ღ,国家能源局在全国范围内首次批准建设国家级大型化学储能示范项目ღ◈ღ,还针对大容量超级电容储能技术等提出了具体的创新目标ღ◈ღ。储能技术将是未来五年研究的重点之一ღ◈ღ。另外风力发电ღ◈ღ!ღ◈ღ,风力发电机叶轮的表面涂层(具有防腐等性能)ღ◈ღ、燃料电池等ღ◈ღ,都是新能源材料与器件研究的领域ღ◈ღ。

  三ღ◈ღ、综合能源系统中的传感器ღ◈ღ。这是李美成教授最近认识到新能源材料与器件能够广泛应用的另一个领域ღ◈ღ。在电力体制改革持续深化的背景下ღ◈ღ,传统电网的改造ღ◈ღ、综合能源系统的建设已是大势所趋ღ◈ღ,但其中还缺少关键的节点ღ◈ღ,或者说互通的开关ღ◈ღ。接入能源系统的能源越来越复杂ღ◈ღ,这就需要进行智能调配ღ◈ღ。而目前的电网ღ◈ღ,还缺少“眼睛”和“耳朵”ღ◈ღ,无法迅速ღ◈ღ、准确地调配能量ღ◈ღ。这些“眼睛”和“耳朵”水力发电ღ◈ღ,ღ◈ღ,即传感器尊龙凯时ღ◈ღ,恰恰是新能源材料与器件专业的用武之地ღ◈ღ。很可能某一种新能源材料的运用ღ◈ღ,就会引发一场巨大的革新ღ◈ღ。

  2012年7月ღ◈ღ,华北电力大学主办了全国新能源材料与器件专业建设第三次研讨会ღ◈ღ。全国三十多所高校新能源材料与器件专业的负责人尊龙人生就是傅ღ◈ღ、新能源企业和行业协会代表ღ◈ღ、新能源出版单位等ღ◈ღ,共70余人参加ღ◈ღ。清华大学倪维斗院士对新能源领域的发展和人才需求发表讲话ღ◈ღ。他指出ღ◈ღ,新能源行业发展要走踏实之路日本一卡二卡三卡不卡ღ◈ღ,新能源专业的院校要立足自身特色ღ◈ღ,克服发展瓶颈ღ◈ღ,为新能源建设出力ღ◈ღ。中国可再生能源学会光伏专委会副主任ღ◈ღ、秘书长吴达成在会中指出ღ◈ღ,新能源人才培养应加强普遍人才的基础教育日本一卡二卡三卡不卡ღ◈ღ、师资的合理引进尊龙人生就是傅ღ◈ღ、加强交流和联合办学ღ◈ღ。

  各高校新能源材料与器件专业的背景有很大不同ღ◈ღ,所以课程也各具特色ღ◈ღ。以华北电力大学为例ღ◈ღ,其课程特色是复合型ღ◈ღ、专业交叉性强ღ◈ღ。李美成教授说ღ◈ღ,新能源材料与器件专业涉及以下三个方面的内容ღ◈ღ:物理ღ◈ღ、化学机理是基础ღ◈ღ,材料是主体ღ◈ღ,器件是材料的性能体现ღ◈ღ。各高校应结合学校自身专业特色ღ◈ღ,通过合理的课程设置使三者有机结合ღ◈ღ。

  固体物理ღ◈ღ、物理化学ღ◈ღ、材料化学与物理ღ◈ღ、能源电化学ღ◈ღ、电源工艺学ღ◈ღ、半导体物理与器件ღ◈ღ、储能材料与制备技术ღ◈ღ、材料分析与测试方法ღ◈ღ、能量转换与应用ღ◈ღ、先进节能技术ღ◈ღ、太阳能电池原理与工艺ღ◈ღ、锂离子电池原理与工艺尊龙人生就是傅ღ◈ღ、能源系统的集成设计ღ◈ღ、世界新能源发展态势系列讲座等ღ◈ღ。

  这两个专业都属于工学门类ღ◈ღ,但新能源材料与器件专业属于材料类ღ◈ღ,新能源科学与工程属于能源动力类ღ◈ღ。新能源科学与工程面向新能源产业ღ◈ღ,其学科交叉性强ღ◈ღ、专业跨度大ღ◈ღ,学科基础来自于多个理科和工科ღ◈ღ,与物理ღ◈ღ、化学日本一卡二卡三卡不卡ღ◈ღ、材料ღ◈ღ、机械ღ◈ღ、电子ღ◈ღ、信息ღ◈ღ、软件ღ◈ღ、经济等诸多专业密切相关可再生能源ღ◈ღ,ღ◈ღ。各高校根据社会需求和自身已有专业积累ღ◈ღ,设立了各具特色的新能源科学与工程专业ღ◈ღ,培养目标ღ◈ღ、课程设置ღ◈ღ、专业方向等都有较大差别ღ◈ღ。

  合肥工业大学材料学院项宏发老师说ღ◈ღ,我国新能源材料与器件行业目前的发展势头良好ღ◈ღ,处于快速发展期ღ◈ღ。我国锂电池产业近年来发展快速ღ◈ღ,特别是动力锂电池的发展充分结合国家战略需求ღ◈ღ,打破了日本一统天下的局面ღ◈ღ,成为世界第二生产大国ღ◈ღ。我国自主开发的钴镍锰酸锂成本仅为钴酸锂的一半ღ◈ღ,高温稳定性也大幅度改善ღ◈ღ,改性天然石墨球负极材料已研制开发并投入批量生产ღ◈ღ。近年来ღ◈ღ,我国太阳能电池发展很快ღ◈ღ,纳晶太阳能电池材料研究取得了重要进展ღ◈ღ,其成本估算0.5-1$/pWღ◈ღ。如果效率达到5%ღ◈ღ,性能价格比将超过非晶硅ღ◈ღ,有很强的市场竞争能力ღ◈ღ,成为值得关注的新型太阳能电池ღ◈ღ。

  2017年1月5日ღ◈ღ,国家能源局发布《能源发展“十三五”规划》和《可再生能源发展“十三五”规划》ღ◈ღ,要求“十三五”期间非化石能源消费比重提高到15%以上ღ◈ღ。到2020年ღ◈ღ,水电装机达3.8亿千瓦(含抽水蓄能电站0.4亿千瓦)ღ◈ღ、风电装机2.1亿千瓦以上ღ◈ღ、太阳能发电装机1.1亿千瓦以上ღ◈ღ、生物质能发电装机1500万千瓦ღ◈ღ、地热供暖利用总量达4200万吨标准煤ღ◈ღ。

  可再生能源中就包括风能ღ◈ღ、太阳能和生物质能等新能源ღ◈ღ。该产业涉及领域广ღ◈ღ,可有力带动相关产业发展ღ◈ღ,可大幅增加新增就业岗位ღ◈ღ,也是实现脱贫攻坚的重要措施日本一卡二卡三卡不卡ღ◈ღ,对宏观经济发展产生积极影响ღ◈ღ,更是实现经济发展方式转变的重要推动力ღ◈ღ。2020 年ღ◈ღ,全国可再生能源部门就业人数超过 1300 万ღ◈ღ,其中“十三五”时期新增就业人数超过300万尊龙凯时 - 人生就是搏!ღ◈ღ,ღ◈ღ。

  在国家战略大力支持的背景下ღ◈ღ,新能源材料与器件专业毕业生的发展前景十分广阔ღ◈ღ。本专业学生毕业后能胜任新能源材料设计与制备ღ◈ღ、能源器件设计与制造以及新能源技术开发等方面的技术与管理工作ღ◈ღ,并能从事相关领域的技术开发和管理等专业技术工作ღ◈ღ,成为富有创新精神的高素质复合型人才ღ◈ღ。毕业生适宜在新能源ღ◈ღ、新材料ღ◈ღ、新能源汽车ღ◈ღ、节能环保ღ◈ღ、高端装备制造等国家战略性新兴产业领域以及电力ღ◈ღ、航天航空ღ◈ღ、信息ღ◈ღ、交通等领域的研究机构ღ◈ღ、企事业单位从事研究ღ◈ღ、技术开发日本一卡二卡三卡不卡ღ◈ღ、工艺和器件设计及相关管理工作ღ◈ღ。

  以华北电力大学为例ღ◈ღ,该校新能源材料与器件专业每年只招收一个班ღ◈ღ。2015届毕业生26人ღ◈ღ,其中出国3人ღ◈ღ,读研8人ღ◈ღ,就业15人新能源ღ◈ღ,ღ◈ღ,就业率96.15%ღ◈ღ,深造率42.31%ღ◈ღ。2016届毕业生27人ღ◈ღ,其中读研10人ღ◈ღ,就业17人ღ◈ღ,就业率96.3%尊龙人生就是傅ღ◈ღ,深造率37%ღ◈ღ。2017届毕业生就业工作还在进行中ღ◈ღ,目前除了出国和考研的同学之外均已签约ღ◈ღ,就业形势持续向好ღ◈ღ。具体的去向有电力系统ღ◈ღ、中电投ღ◈ღ、中能源ღ◈ღ、北京新能源公司等大型国企ღ◈ღ,还有民营的新能源公司等ღ◈ღ。

  李美成教授建议毕业生能够继续深造ღ◈ღ,将来进入新能源的高端领域ღ◈ღ。这是个源头创新的行业ღ◈ღ,中国必将产生全球领先的企业ღ◈ღ,对高端人才的需求会十分旺盛ღ◈ღ。当然ღ◈ღ,该专业毕业生也可以去新能源研究院等从事研究ღ◈ღ,或者选择出国ღ◈ღ。

  该专业学生考研时ღ◈ღ,可以考虑华北电力大学“可再生能源与清洁能源”博士学位授权点和硕士学位授权点ღ◈ღ,十分对口ღ◈ღ。另外ღ◈ღ,该专业学生考研时选择较多的专业还有动力工程ღ◈ღ、电气工程ღ◈ღ、电子科学与技术等ღ◈ღ。

  2010年ღ◈ღ,教育部首批公布同意设置该“国家战略性新兴产业”相关专业的高校有15所ღ◈ღ,其中包括华北电力大学ღ◈ღ、华东理工大学ღ◈ღ、东南大学ღ◈ღ、中南大学ღ◈ღ、电子科技大学ღ◈ღ、四川大学等ღ◈ღ。后续逐渐增加ღ◈ღ,目前全国开设该专业的高校共38所(据阳光高考平台数据)ღ◈ღ。各校的专业特色十分明显ღ◈ღ。

  例如ღ◈ღ,华北电力大学新能源材料与器件专业的特色是ღ◈ღ,不受传统背景影响ღ◈ღ,具有纯粹的新能源血统ღ◈ღ。该专业的师资团队也是一个亮点ღ◈ღ,老师们分别来自能源动力工程ღ◈ღ、电气工程ღ◈ღ、化学ღ◈ღ、物理ღ◈ღ、材料等不同学科ღ◈ღ,组成了复合式团队ღ◈ღ。该专业实行导师制ღ◈ღ,优秀的学生在本科阶段就能得到教授的亲自指导ღ◈ღ。这个专业包括太阳能电池材料与器件ღ◈ღ、锂离子电池材料与器件和燃料电池材料与器件专业方向ღ◈ღ。2017年计划与新能源科学与工程专业放在一起ღ◈ღ,按大类招生ღ◈ღ。

  再如ღ◈ღ,合肥工业大学是第一批开设新能源材料与器件专业的11所高校之一ღ◈ღ。项宏发老师介绍ღ◈ღ,该专业重点是研究与开发高性能新能源材料ღ◈ღ、技术和器件(如手机和笔记本中使用的锂电池ღ◈ღ、电动汽车用动力电池ღ◈ღ、太阳能电池等)ღ◈ღ,发展“新能源材料”(锂电池材料ღ◈ღ、燃料电池材料ღ◈ღ、太阳能电池材料和储能材料等)ღ◈ღ,主要做的事情是上述新材料的开发和生产尊龙凯时 - 人生就是搏!平台ღ◈ღ,以锂电池和太阳能电池为代表的相关器件的设计ღ◈ღ、制造与生产ღ◈ღ,面向通讯电子产品ღ◈ღ、电动汽车和电网储能等领域的设计与应用ღ◈ღ。该校具有很强的工科背景ღ◈ღ,重视应用开发ღ◈ღ,与大中型企业都有良好的合作平台ღ◈ღ,这利于培养学生的应用能力ღ◈ღ。

  李美成教授建议ღ◈ღ,有志于学习新能源材料与器件专业的学生ღ◈ღ,可以从以下几个方面来选择大学ღ◈ღ。第一ღ◈ღ,大学的传统优势领域和行业背景ღ◈ღ。同样开设该专业ღ◈ღ,不同大学依托的学科背景是不一样的ღ◈ღ。比如ღ◈ღ,中南大学该专业设在冶金科学与工程学院日本一卡二卡三卡不卡ღ◈ღ,有冶金背景ღ◈ღ;等等ღ◈ღ。第二ღ◈ღ,大学所在的地域ღ◈ღ。考虑到离家远近ღ◈ღ、生活习惯ღ◈ღ、就业需求等因素ღ◈ღ,地域也是很多学生关心的问题ღ◈ღ。比如ღ◈ღ,北方的学生可以考虑北京等地的大学ღ◈ღ,南方的学生可以考虑上海等地的大学ღ◈ღ。

  考生还要注意的是ღ◈ღ,该专业是一个工科专业ღ◈ღ,考生要对能源ღ◈ღ、电子ღ◈ღ、物理ღ◈ღ、化学等学科感兴趣尊龙人生就是傅ღ◈ღ。另外ღ◈ღ,该专业偏实验科学ღ◈ღ,对动手能力要求较高ღ◈ღ。例如ღ◈ღ,某高校的实践环节包括太阳电池的制备与测试实训ღ◈ღ、LED制备实训ღ◈ღ、电工电子实训ღ◈ღ、储能材料制备实训等ღ◈ღ。

  除了开设新能源材料与器件专业的大学外ღ◈ღ,某些其他大学也进行相关领域的研究ღ◈ღ。如清华大学电力ღ◈ღ、材料ღ◈ღ、化学等院系ღ◈ღ,北京大学工学院ღ◈ღ,北京航空航天大学的化工与环境学院ღ◈ღ,等等ღ◈ღ。考生可以向有关院校进行咨询ღ◈ღ。