纳米技术在能源中的应用

1、简谈：简谈： 纳米技术在能源方面应用产纳米技术在能源方面应用产 生的原因和由来生的原因和由来 1. 节约能源方面的应用节约能源方面的应用 2. 能源开发方面的应用能源开发方面的应用 3. 能源储存方面的应用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纳米技术在节约能源方面的应用 主讲员主讲员 一：一： 刘刘 明明 1.1 简谈：简谈：纳米技术在能源方面应用产生的纳米技术在能源方面应用产生的 原因和由来原因和由来 1.2 纳米技术在能节能方面的应用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

2、 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！ 能源危机图示能源危机图示: 1.1纳米技术在能源方面应用产生的纳米技术在能源方面应用产生的 原因和由来原因和由来 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在能节能方面的应用 纳米技术纳米技术

3、是在纳米尺度由小到大 制造物品。 这样所需资源少，所需资源少， 在制造过程中能源消耗在制造过程中能源消耗 也少，也少， 对环境污染小，对环境污染小， 成本也低。成本也低。 图片展示图片展示1 纳米节能照明纳米节能照明 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，通过国际及国家质 量监督认证。 可以减低空调负荷和耗电

4、（灯管每度电每小时发出之可感受 热量=0.86kcal）。 图片展示图片展示2 纳米管存储器样品纳米管存储器样品 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NRAM Nantero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。 图片展示图片展示3 其他产品的微型化其他产品的微型化 实例实例 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。 图片展示图片展示4 由于由于

5、纳米技术使产品微纳米技术使产品微 型化，可使产品在型化，可使产品在 使用过程节省大量使用过程节省大量 能源能源 2.纳米技术在能源开发方面的应用纳米技术在能源开发方面的应用 主讲员主讲员 二二： 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

6、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 料用于二次锂离二次锂离 子电池、燃料电子电池、燃料电 池、太阳能电池池、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:

7、 针对这些现状，武汉光电国家实验室沈国震教授沈国震教授领导的团队立足功能纳米材料立足功能纳米材料，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具

8、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锂离子电池是当今国际 公认的理想化学能源，公认的理想化学能源， 具有体积小、电容量大具有体积小、电容量大 、电压高等优点，被广、电压高等优点，被广 泛用于移动电话、手提泛用于移动电话、手提 电脑等电子产品电脑等电子产品 近年来，作为下一代最有前景之一的柔性近年来，作为下一代最有前景之一的柔性/可折叠光电子器可折叠光电子器 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件的研究备受

9、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。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撑人类生存和发展的能源正从以 石油，煤等为主的污

10、染消费型能石油，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的环境污染治理技术和洁净能源 生产技术。生产技术。 其中，半导体纳米材料尤其其中，半导体纳米材料尤其 是是Ti02纳米材料由于具有独特的纳米材料由于具有独特的 光电化学性能、优异的热稳定性、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生物惰性、无毒无害及制作简便 等，使得它无论是在太

11、阳能光电等，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。理方面都有很好的实际应用前景。 更多更多Ti02纳米材料纳米材料 主讲员主讲员 三三： 陈 玉 龙 3.纳米技术在能源储存方面的应用纳米技术在能源储存方面的应用 3.1 3.3 3.2 氢气储存氢气储存 “纸电池纸电池” 储电材料储电材料 碳纳米管碳纳米管 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。在研究式。在研究碳纳米管碳纳米管时研究员发现：由于纳米材料的超活性时研究员发现：由于纳米

12、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的氢就可使氢一氧燃料电池 动力车具有使用价值。动力车具有使用价值。根据理论推算其贮氢能力在根据理论推算其贮氢能力在10 以上。以上。 目前研制出的纳米碳管贮氢能力达到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，是金属氢化物贮氢能力 的的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

13、逐步接近理论值的大步。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，成功制成的特殊墨水，涂在纸张上，成功制成“纸电池纸电池”，为轻型、高效的新型能源存，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。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