纳米技术在能源中的应用

•简谈：纳米技术在能源方面应用产生的原因和由来•1.节约能源方面的应用•2.能源开发方面的应用•3.能源储存方面的应用主讲员一：刘明主讲员二：王海良主讲员三：陈玉龙1.2.纳米技术在节约能源方面的应用主讲员一：刘明1.1简谈：纳米技术在能源方面应用产生的原因和由来1.2纳米技术在能节能方面的应用当前日益突现的能源和环境问题环境污染能源战争石油紧缺目前，全球的能源供给90%是由煤、石油、天然气来满足的，这些传统能源的不可再生性，让全球面临着能源枯竭的趋势！能源危机图示:1.1纳米技术在能源方面应用产生的原因和由来•能源和环境问题，促使人类既要开发能源技术、扩大能源获取途径，同时还要避免引起环境污染。近年来纳米科技越来越热，研究成果也越来越重要。除了可预期的前景，我们的确看到了纳米技术在提高能源利用效率、开拓源泉、改善环境方面具有很多实实在在的应用。1.2纳米技术在能节能方面的应用•纳米技术是在纳米尺度由小到大制造物品。这样所需资源少，在制造过程中能源消耗也少，对环境污染小，成本也低。图片展示1纳米节能照明•高科技纳米节能产品把纳米学应用于照明节能科技上主要的技术是反射光学，以修正改良的光学曲率配合纳米镜面99.6%以上的反射率，将光源的流明利用率发挥到光输出极限，并解决光源在灯具内高温致寿命不足的致命问题。•节能光管色温接近自然光，起到保护眼睛的作用，纳米节能反射片具有抗氧化，抗酸碱，抗腐蚀，抗高温老化，通过国际ＳＧＳ及国家质量监督ＳＭＱ认证。•可以减低空调负荷和耗电•（灯管每度电每小时发出之可感受热量=0.86kcal）。图片展示2纳米管存储器样品美国Nantero公司推出一种利用纳米工艺制成的新型计算机存储器——NRAMNantero公司已经研制出13厘米圆型芯片，能储存10千兆比特信息。目前NRAM存储器发明者正在完善生产工艺规程细节，以便今后将新型芯片推向市场。图片展示3其他产品的微型化实例现代手机的进化，并不是说手机的基本原理发生了改变，而是由于纳米技术的诞生促使它的各个“内脏”都变小了，这其中就包括一个十分重要的部件———麦克风。图片展示4由于纳米技术使产品微型化，可使产品在使用过程节省大量能源2.纳米技术在能源开发方面的应用主讲员二：王海良2.1太阳能2.2新型绿色能源方面的应用2.3无污染的清洁能源方面的应用对人类而言，绝大部分能源都可以归结为太阳的赐予，本世纪可大量开发的最清洁能源当数太阳能。从太阳能的吸收来看，目前的太阳能电池的光电转化效率并不高，纳米技术通过改善不同波长范围内光线的吸收效率，从而使总的吸收效率达到最高，进而促进太阳能光热、光电方面的利用。可极大提高太阳能的吸收和利用2.1太阳能•纳米材料在太阳能技术中的具体应用，如光谱选择性吸收涂层、减反射薄膜、太阳光谱调控薄膜及致变色器件、染料敏化太阳电池、量子点太阳电池及新概念太阳电池等用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层，用来最大限度的吸收太阳辐射能2.2新型绿色能源•炭基纳米材料:利用具有特定化学结构的富碳分子为前驱体通过在不同温度下的化学反应来可控性制备具有特定结构与功能的炭基纳米材料。新型的炭基纳米材料用于二次锂离子电池、燃料电池、太阳能电池等领域的性能，得到了很好的实验结果。纳米能源材料方面的应用:针对这些现状，武汉光电国家实验室沈国震教授领导的团队立足功能纳米材料，结合国内外在能源存储领域最新研究进展，设计构建出了一种基于多级三维钴酸锌纳米线阵列/碳布复合结构的新型柔性高性能锂离子电池。该工作创新点在于：1、用新型碳材料取代了传统的金属集流体，降低了成本，减轻了整体质量，并以此发挥出具有三维结构碳布巨大的网络传输电子优势，极大的提高了电池的倍率性能；2、在柔性锂离子电池的柔性折叠测试中，在达到120次弯折次数后我们发现电池具有非常好的电学稳定性。值得一提的是，在柔性电池成功驱动LED或手机屏时我们对其进行任意弯折，发现LED灯和手机屏的亮度均无发生任何变化，说明这种高柔性锂离子电池具有很好的实际应用价值。锂离子电池是当今国际公认的理想化学能源，具有体积小、电容量大、电压高等优点，被广泛用于移动电话、手提电脑等电子产品近年来，作为下一代最有前景之一的柔性/可折叠光电子器件的研究备受瞩目，但如何将柔性构建的思路与基于纳米材料的锂离子电池相结合并与此同时获得高电池性能、优良弯折稳定性的锂离子电池仍是困扰大多数科研人员的一个巨大难题。2.3无污染的清洁能源方面的应用•近年来，人类目前所面临的这些能源危机和环境污染问题的日益突出，社会的发展要求开发出高效，无污染的清洁能源，支撑人类生存和发展的能源正从以石油，煤等为主的污染消费型能源转向清洁再生型能源。光电化学技术以其室温深度反应和可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等独特性能，而成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术。•其中，半导体纳米材料尤其是Ti02纳米材料由于具有独特的光电化学性能、优异的热稳定性、生物惰性、无毒无害及制作简便等，使得它无论是在太阳能光电转换方面，还是在废物的降解处理方面都有很好的实际应用前景。更多Ti02纳米材料主讲员三：陈玉龙3.纳米技术在能源储存方面的应用3.13.33.2氢气储存“纸电池”储电材料•碳纳米管3.1氢气储存最新研究表明碳纳米材料可以提供一种有效而清洁的储氢方式。在研究碳纳米管时研究员发现：由于纳米材料的超活性表面能很好地吸附氢原子，它在常温下也能很好地储氢。碳纳米材料只要能存储其自重6％的氢就可使氢一氧燃料电池动力车具有使用价值。根据理论推算其贮氢能力在10％以上。目前研制出的纳米碳管贮氢能力达到4％，是金属氢化物贮氢能力的2倍。纳米碳管研制成功使燃料电池驱动汽车的研究向前跨了一大步。随着这一技术的不断完善。其贮氢能力将逐步接近理论值的10％。3.2“纸电池”普通纸张未来或许可以用做轻型电池。科研人员将由银和碳纳米材料制成的特殊墨水，涂在纸张上，成功制成“纸电池”，为轻型、高效的新型能源存储带来希望之光。利用成熟的纸张技术，将可传导的纸用作集电器和电极，创造出了一种低成本、轻质且高效的能源储备途径。3.3储电材料现代社会和经济的发展及人类对环境的高度关注，迫切需要大功率、高比能的储电能源材料。制备和开发高效储电能源材料不仅具有重要科学意义，而且其有重大应用前景．纳米技术为有效提高电极材料的性能提供了重要的方法。主要以多种超电容材料和锂电池电极材料．开展纳米制备，性能表征与应用研究。