纳米技术能源
纳米技术能源部门正在使用开发新的改良能源技术,如效率更高的太阳能电池、更好的电池和耐用性更强的燃料电池实例如下:
太阳能纳米技术用于开发效率更高的太阳能电池,这些电池可以更有效地将阳光转换成电量纳米级材料和技术还用于提高太阳能电池的耐用性和稳定性
能源存储纳米技术用于开发更好的电池,如锂离子电池,提高能量密度、充电和排泄效率及周期寿命
燃料电池纳米技术开发更持久高效的燃料电池,能将氢燃料转换成电
增强油回收纳米技术用于开发新技术增强石油回收,从而提高石油提取的效率和产量
节能材料纳米技术开发新节能材料,如纳米合成物,可用于隔热、窗外涂层和其他节能应用
总的来说,能源部门纳米技术的使用旨在开发效率更高和可持续的能源技术,这些技术可减少温室气体排放并支持向低碳经济过渡。
简言之,纳米技术提供提高产业各部门能效的潜力,并通过新技术解决方案和优化生产技术经济地利用可再生能源生产纳米技术创新可波及能源部门增值链的每个部分,详图如下:
详细研究能源价值链的五大领域
纳米技术应用能源部门)
能源源
纳米技术为开发传统能源(矿物燃料和核燃料)和再生能源,如地热能、太阳、风能、水能、潮水或生物量提供重要的改善潜力纳米包装式并穿戴防钻探器等,可优化开发油气存储或地热能系统寿命和效率,从而节省费用高强度纳米材料更多风力电厂旋转刀片以及机械压强组件(带子、轮廓盒等)穿腐保护层纳米技术将起决定性作用,特别是在通过光电系统加强使用太阳能方面。以传统晶体硅电池为例,通过反射层提高光增益是可以实现效率提高的
优先开发替代电池类型,如薄层太阳能电池(硅系统或铜//等其他材料系统)、染色太阳能电池或聚合太阳能电池等,主要从纳米技术获益。聚合体太阳能电池潜力很大,特别是在便携式电子设备供应方面,因为材料和生产方法价格合理,设计灵活。中期开发目标近似效率10%并存数年举例说,纳米技术可促进层设计优化和构件结构中有机半导体混合物形态学从长远看,使用纳米结构,如量点和电线,可实现超过60%的太阳能电池效率
能源转换
将初级能源转换为电热电流需要最高效率效率提高,特别是化石燃气电厂和蒸汽电厂效率提高,可有助于避免大量二氧化碳排放
高电厂效率要求高操作温度并因此防热涡轮材料可以通过纳米级热和腐蚀保护层来提高电厂或飞机引擎效率,提高操作温度或应用轻量建材(例如铝化物
纳米优化薄膜可扩展分离和气候中化二氧化碳储存范围供燃煤电厂发电,以便长期使这一重要发电法环境友好化纳米结构电极、催化器和薄膜可提高通过燃料电池转换化学能产生的能量增益,从而产生汽车、建筑物和移动电子操作的经济应用可能性
热电能转换似大有希望纳米结构半导体优化边界层设计有助于提高效率,为广泛应用废热铺路,例如汽车或甚至人工热用于纺织品便携式电子
能源分配
关于减少电流损耗问题,希望纳米材料异常电传性如碳纳米管可用于电缆和电线此外,还有纳米技术方法优化超导素以备无损电流传导
从长远看,提供无线能源运输选项,例如通过激光、微波或电磁共振未来配电需要电系统提供动态负载和故障管理、需求驱动能源供应并配有弹性物价机制以及通过一些分散式可再生能源进食的可能性
纳米技术可决定性地帮助实现这一愿景,方法包括纳米感知器件和能处理极复杂控制和监测网格的电源电子组件
能源存储
使用纳米技术增强电能存储器像电池和超电容器,高细胞电压和超强能密度将锂离子技术视为最有希望电能存储变异
纳米技术可决定性地提高锂离子电池的容量和安全性,例如通过新陶瓷、耐热和弹性分离器和高性能电极材料Evonik公司推介这些系统商业化应用混合电动车辆和固定能存储
从长远看,即使是氢似乎也是环境友好型能源供应大有希望的能源存储点。除必要的纳米结构调整外,高效存储氢被认为是成功实现可能的氢管理的关键因素之一。
当前化学氢存储材料无法满足汽车产业需求,需要氢存储容量达十分之十
各种纳米材料,特别是纳米金属机复合物提供开发潜力,至少在便携式电子设备中燃料电池操作方面似乎经济上可实现。
另一重要领域是热能存储举例说,通过使用相位变换材料,如潜热存储器,可大幅减少建筑物的能源需求趣味从经济观点看, 也是吸附存储物, 基础是纳米聚变素像青石, 可应用成热存储物区热电网或行业塞洛特水吸附允许逆向存储和释放热量
能源使用
要实现可持续能源供应并同时优化开发可用能源,就必须提高能源使用效率并避免不必要的能源消耗。所有行业分支和私有家庭都适用这一点。纳米技术提供多种节能方法
例子有汽车轻量建材减耗量纳米合成物,燃料燃烧优化耐磨机轻引擎组件和纳米单片添加物或甚至纳米粒子优化低滚动阻抗力轮胎
大量节能通过植物和机器机械组件三角层实现建材技术还提供巨大的节能潜力,例如,纳米聚热隔热材料可适当用于老楼高能修复使用
一般来说,用纳米技术组件控制光热通量,例如可开机镜,是减少建筑物耗能的有希望方法。