Канадската академия по инженерство, главен научен сътрудник на Лео Джан Джийуун: ключът към развитието на слънчевата енергия
Dec 08, 2017
На 8 декември 2017 г. Джан Джийджун, академик на Канадската академия по инженерство и главен научен сътрудник на Леох, направи реч, озаглавена "Съхранение на слънчева енергия и свързаните с нея електрохимични енергийни технологии" в Солар плюс международния форум Шенжен и на 12-та годишна среща на Обмен на нови енергийни технологии. Следното е записът на срещата:
През 2016 г. инвестициите в слънчева енергия достигнаха 442 милиарда
Понастоящем развитието на нова енергия има две основни движещи сили. Първо, човешкото развитие и устойчивостта трябва да имат енергия и трябва да са нова енергия и чиста енергия. Второ, човешките същества трябва да имат чиста околна среда за устойчиво развитие. Слънчевата енергия е неизчерпаема, като нова енергия с природни и несравними предимства.
Защо да развиваме нова енергия? Всъщност има две движещи сили зад тази първа движеща сила е развитието на човечеството и устойчивостта трябва да има енергия и е също така нова енергия, чиста енергия. На второ място, за да може човечеството да постигне устойчиво развитие, трябва да има чиста околна среда. Днес замърсяването на въздуха в много градове е толкова тежко, че това не работи. Нашето качество на водата също е сериозно замърсено. Това е неустойчиво. Ето защо има две основни движещи сили, които правят човечеството на земята да развива нова енергия.
Какви са източниците на енергия? Тук са изброени две основни категории енергия. Първата е възобновяемата енергия, която е чиста или устойчива, включително хидро, слънчева, биомаса, вятърна, геотермална и т.н. Втората категория е Fossil Energy, която е невъзобновяема енергия, с малко по-малко, включително природен газ, нефт, ядрена енергия.
Ако развием нови енергийни източници, първата е слънчевата енергия, ние гледаме на слънчевата енергия е каква ситуация, тук е изброени в различни региони на света, различни региони от 2011 до 2040 прогноза за производство на слънчева енергия. Можем да видим, че до 2040 г. слънчевата енергия на земята ще излъчва 1 трилион киловат електричество годишно, което е равно на 10-12 пъти мощността на водноелектрическата централа "Три Gorges".
Понастоящем общата ефективност на преобразуване на слънчевата енергия все още трябва да се подобри. Сегашният слънчев панел, който използваме, е около 18% -23% ефективност на преобразуването, разбира се, някои лаборатории могат да направят повече.
През 2016 г. глобалната инвестиция в научноизследователска и развойна дейност на технологиите за възобновяема енергия е много голяма, включително слънчевата енергия, вятърната енергия и биоенергията. В областта на слънчевата енергия инвестицията достигна 442 милиарда юана, което е много голям брой. В момента слънчевата енергия на Китай възлиза на 40% от слънчевата енергия в света.
Нека да разгледаме сегашните нови източници на енергия за сметка на общото количество енергия, която използваме, тук изброявам няколко, тук можем да видим, че 26% от сегашната горивна енергия е природен газ, 36% е нефт и 8% енергия, от които слънчевата енергия е 20%, а устойчивата енергия е само 9%. Това е малка част. В момента нашата слънчева енергия е само 2% от общата енергия, така че това е много малка част.
Знаем, че слънчевата енергия е устойчив енергиен източник. Защо развитието е толкова бавно? Виждаме, че тук има няколко големи предизвикателства. Първата е, че слънчевата енергия или вятърната енергия са нестабилни. Например, тя може да генерира електричество, когато има слънце, Когато слънцето е ниско, интензитетът на светлината не е същият. Електроенергията, която изпраща, не е много гладка. За разлика от традиционното производство на електроенергия, генерираното електричество е същото. Производството на слънчева енергия се променя с времето и е като шум. По същия начин, ако не я изгладите, това е загуба на електроенергия. Това е точката, в която е нестабилна и не е достатъчно надеждна. Второто предизвикателство е разпределението на електроенергия, транспортът също е много труден. Третото предизвикателство, което се дължи на двата предишни въпроса, е, че когато електричеството отива в мрежата, ако не е гладко, няма да ви позволи да влезете вътре. Четвъртото предизвикателство, инвестицията на слънчевата електроцентрала е голяма, възвръщаемостта на инвестициите е относително ниска, възвръщаемостта на инвестициите за дълго време.
За да преодолеем тези четири точки, трябва да разработим технология за съхранение на енергия, която превръща слънчевата и вятърната енергия в енергиен източник и я съхранява в употреба. Единственият начин да има гладка електрическа енергия, която да загуби вътре. Ето защо трябва да се развие съхранението на енергия. Понастоящем се изисква съхранение на енергия в областта на слънчевата енергия или вятърната енергия.
Кой метод за съхранение на енергия да изберем?
Каква е сегашната технология за съхранение на енергия? Показани тук няколко, първият е електрохимични съхранение на енергия, литиево-йонна батерия в телефона е този начин за съхраняване на енергия. Оловно-кисели акумулатори, литиеви батерии, които се наричат електрохимични технологии, слънчевата енергия в батерията се запазва, когато трябва да се освободи електричество, това съобщение е много гладко. Втората е летящите колела, това не е много да се каже, а третата е сгъстен въздух, налягането на въздуха до дълбоко подземно място, когато се използва за освобождаването му, използвайки механична енергия, разбира се, тази ефективност е много ниска. Четвъртата е, когато водноелектрическата централа не се нуждае от електричество, а също и да източва, водата през косата на електроенергията, вкарана в под-резервоар вътре, а след това и при производството на електроенергия. По този начин съхранението на електрохимична енергия е най-надеждният начин и е най-ефективният начин.
Ние гледаме на електрохимични съхранение на какви начини, аз изброени около 10 вида, в действителност не се ограничава до тези 10 вида, включително литиеви батерии, оловно-кисели батерии, горивни клетки, електролизирана вода и т.н., това са електрохимични съхранение може батерия , Вътре в голямата мрежа, бъдещата интелигентна мрежа, батерията да се превърне в основна единица. Сега в развитието на микро-мрежа, което е по-важно електрохимични елементи.
Това е книга, която съм направила заедно с моите постдокументи, учители, приятели и колеги през последните 10 години. Всички тези електрохимични източници на енергия са включени в тази книга. Всяка книга обхваща техника, в която всеки се чувства Ако се интересувате, можете да сърфирате в интернет и да прочетете около 20 книги.
Ще обсъдя подробно предимствата на различни батерии и техните проблеми. Първият е начело начело на развитието, но все още не е комерсиализиран, е течната алуминиева батерия, която съхранява енергията вътре в електролита, може произволно да разшири своя електролит, електрохимически активен материал вътре в електролита, а не вътре в батерията. има такива предимства. Неговото текущо развитие е много бързо, в тази област основната научноизследователска насока е разработването на нови материали, включително електролитни материали, материали за електродите, мембранни материали, повишаване на енергийната плътност и увеличаване на продължителността на живота им, а след това системата да бъде оптимизирана. цената на материалите, която е течна алуминиева батерия.
Втората е алуминиевата йонна батерия. Понастоящем много от алуминиевите йонни батерии, които не могат да се използват в автомобилите, все още са най-малко 70% или 70%, използвани за съхранение на енергия. Предимствата на алуминиевите йонни батерии са енергийната плътност и функционалната плътност, високата им продължителност на живот за съхранение на енергия е доста добра, но има и проблеми, ако се използва вътре в колата, животът не е достатъчно дълъг, другият е проблемът със сигурността, сега използваме течна алуминиева йонна батерия, така че тук е използването на течен електролит, когато го правим, особено когато високото течение може да доведе до висока температура, ако топлината не може да изгасне. взривят. По-конкретно, сега трябва да разработим тризначна система. Дейността на тройната система е много висока. Ако нещо е твърде активно, неговата стабилност ще бъде лоша. В момента тя е най-използваната в новите енергийни превозни средства, разбира се, има много запаси на енергия, които се използват сега. Основната насока на изследването, сега енергийната плътност на алуминиевата йонна батерия, е достигнала пречка, как да увеличи енергийната си плътност, как да увеличи живота й, но и необходимостта от по-нататъшно разработване на нови материали, както и оптимизиране на електрода слой, който е алуминиев йонен акумулатор.
Ето част от работата, която направихме с алуминиевите йонни батерии, които синтезират някои наноматериали като катоден материал за алуминиеви йонни батерии.
Третият е оловно-киселинните батерии, батерията е основната дейност на Leoch International сега, оловно-киселинните батерии изглеждат най-надеждните, най-достъпната за съхранение на енергия енергия, мащабна, средномащабна, малка са по-надеждни, това Има няколко предимства на оловно-кисели батерии, първият е по-евтин, ние сега разработваме батерията не са оловно-кисели батерии по-евтини, втората е безопасност, тя е по-безопасна от алуминиевите йонни батерии, не сте чували за това оловно-кисели батерии в огъня Или експлозия на алуминиеви йони батерията на земята след падането, може би експлодира, но как падането на оловно-киселинните батерии няма да избухне, така че е безопасно. Третият е цялостната оловно-кисела батерия материали могат да бъдат напълно рециклирани, загуба на батерията, мога да сложа всички материали обратно вътре, за да използвате повторно, предимство е, че другите батерии не могат.
Поради това оловно-киселинните батерии са най-успешният и надежден начин понастоящем на разположение за съхранение на енергия, особено при новото съхранение на енергия. Ние сме в разработването на нови съхранение на енергия за разработване на оловно-кисели батерии, как развитието на оловно-кисели батерии? Има няколко аспекта, нейната енергийна плътност не е достатъчно висока, така че първото е за електродите компоненти, активната съставка Optimize, добавете въглерод и т.н. Втората е да го направите лека, да намалите количеството олово, въглеродна мрежа. Третото е да се отстрани един електрод, има три изследвания с оловно-кисела батерия. Оловно-кисели акумулатори, ако може да достигне около 80 енергийна плътност, можем да заменим много батерии.
Другият е супер кондензатор, който също е метод за съхранение на енергия, чухме за супер кондензатор, най-голямото му предимство е, че времето за зареждане и разреждане е особено бързо, можете да завършите за секунди, плътността на мощността е много висока, но Енергийната плътност е много ниска, така че трябва да се развие и суперконцентраторът. Едното е да го използвате за лош живот. Втората е неговата висока индустриална плътност, която може да се използва за увеличаване на енергийната плътност.
Друго направление е електролизата на водата, електроенергията, излъчвана от слънчевата енергия, разграждането на водата във водород, самият водород е носител на енергия, използваме водородния газ чрез горивната клетка в електричество, така че целта за съхранение на енергия цели. Понастоящем енергийната му ефективност е относително ниска и нейната технология все още е относително зряла. Следователно това също е горещо място за съхранение на енергия.
Освен това, позволете ми да говоря за въглероден диоксид и електрохимична редукция, а сега имаме много въглероден диоксид, може ли въглеродният диоксид чрез електрохимични методи, чрез електричество, да се превърне в полезни малки молекули, в мравчена киселина, метанол и т.н. да се постигне ефектът на съхранение на енергия и да се постигне друга цел за намаляване на емисиите на въглероден диоксид. В момента Канада също върши много работа в тази област. Предизвикателството сега е, че катализаторите имат кратка продължителност на живота. Понастоящем това е и фокусът на нашите изследвания и изследванията, които понастоящем се подкрепят от Министерството на науката и технологиите на Китай. Това е начин да имаме дългосрочни стратегически перспективи.
Пазар за съхранение на енергия в крайна сметка колко?
Какъв е текущият пазарен размер на съхранението на енергия? Ние сме изброени тук няколко, едната е течна алуминиева батерия, а след това алуминиева йонна батерия, има оловно-кисели батерии и супер кондензатори, можем да видим, че до 2025 г. общата ситуация на пазара, течни алуминиеви батерии вероятно ще достигнат 38 милиарда долари, алуминиеви йони батерия може да достигне 26 милиарда щатски долара пазар, оловно-кисели батерии пазар все още е най-големият, до почти 40 милиарда щатски долара на пазара, супер кондензатор е относително по-малък, но подобно на течна алуминиева батерия.
Ето защо ние използваме слънчева енергия пазар за съхранение е огромен потенциал, така че ние не само да се развива слънчева енергия, но също така и развитието на съхранение на енергия, съхранение на енергия трябва да се развива.
