新能源化工技术分析

新能源化工技术分析

赵彬彬

身份证号： 6205221992**** 0519

摘要：为了应对全球变暖，各个国家积极行动起来减少二氧化碳排放量，我国也是如此。党中央经过综合考虑之后提出碳中和这一战略目标。而要想使得这一目标得以落地，必须要在我国大力发展新能源。为此本文对发展新能源与碳中和战略落地之间的关系进行了探讨，并且对新能源化工技术的基础进行了研究。在文章的最后对新能源系统的集成及应用进行了论述。希望通过本文可以为我国新能源化工技术的发展提供一些参考。

关键词：碳中和；新能源；化工技术

1发展新能源是实现碳中和的必由之路

为了使得人类社会实现可持续发展，在2020年9月22日中华人民共和国政府在联合国大会上庄严承诺：中国二氧化碳碳排放将力争于2030年达到峰值。要想实现这一目标，必须要对我国能源供给侧进行改革，实现结构优化。大力发展可再生能源。而这里所谓的新能源实际上指的是区别于石油天然气等传统能源包括了风能、太阳能等非化石能源。可再生能源资源的转化利用基本途径如图1所示。

图1 可再生能源转换利用的基本途径

而风能、太阳能在利用的过程当中呈现出一定的不稳定性，为了克服这一局限性，发展储能技术便成了重要途径。氢能作为一种清洁能源，不但可以通过化石燃料转化或对其进行获取，同样也可以通过一些可再生能源进行转化。例如电解水制氢以及生物质转化制氢等。燃料电池是氢能转化利用的重要装备，要想使氢能燃料电池得到广泛应用必须要发展出具有高效率且低成本的原料电池。而化学工程及学科技术则是化石能源开发及转化中形成的一门学科。由于其内容丰富，涵盖技术非常全面，因此可以在新能源转化及利用中发挥出一定的作用。为了全面提高可再生能源的利用率，使得新能源化工学科得到更好的发展，早日达到碳中和有必要发展新能源。

2新能源化工技术的理论基础

所谓的新能源化工实际上指的是研究可再生能源转化储存及应用的一门学科。新能源化工技术对于我国经济发展有着非常重要的意义，是连接新能源化学及应用的纽带所在。

新能源化工技术应用的主要目的是为了使可再生能源得到大面积应用。电化学反应指的是在电场作用下的氧化还原反应。动力电池、燃料电池等皆涉及到该过程。最近几年如何才能更好的利用太阳能成为了人类社会研究的关键所在。电化学工程指的是从工程角度对光化学反应极光催化反应的内容进行研究的一门学科。

生物能源是当前世界能源消费内外居第四的能源。通过一些可再生原料及太阳生产的原料等为人类社会发展提供一定的能源支撑。就当前来说，作为我国重点培育的战略性新兴产业，生物能工业的生产效率依然较低。为此应当进一步加大生物化工技术的创新力度。

可再生能源的开发利用涉及到的内容非常广泛，各项内容错综复杂。在人工智能技术的推动下，各新能源可以应用于更多的场合。为此相关研究人员应当合理的应用已有的化工系统知识构建起新能源系统模型，全面提高新能源资源利用的经济性。

3可再生能源资源转化过程中的化学问题

3.1可再生能源制氢过程

可再生能源制氢主要包括水电解制氢及生物质转化制氢两大类型。水电解制氢最大的优势就是生产氢能源的过程当中不会产生一氧化碳或二氧化碳。就当前而言由于技术上的局限性，水电解制氢这种方式在应用的过程当中消耗的能源依然较大。为了解决这一问题应当加大资金投入力度，开发出单台产量更大、电流效率更高的电解槽。这是绿氢产业实现商业化的关键所在。而生物质制转化制氢主要包括生物质气化及重整的热化学转化法等内容。

3.2燃料电池发电及化学品共生过程

燃料电池发明至今已经有180多年的历史，从一开始的铅酸电池发展到当前的燃料电池，发展过程异常缓慢。就本质而言，燃料电池属于一类复杂的电化学反应器。要想实现燃料电池发电与化学品共生的双商业化需要选择合理的目标产物，并且对燃料电池反应器相关学科进行深入研究。只有这样才能够提高其能源转化效率。

4电化学储能材料与器件制造过程工程特性

伴随着新能源的不断向前发展，当前储能系统的应用场景变得越来越多。在这样的情况下储能系统已然成为了化学学科的关键所在。储能技术可以进一步将其划分为物理及化学两大储能方式。

4.1电极构筑及其制造过程工程特性

电极构筑对于燃料电池以及二次电池作用的发挥有着十分重要的意义，通过该项工作的正常进行可以使燃料电池内部发生氧化还原反应，进而生产电能。在电极构筑工作实际开展中工作人员不应当仅仅将眼光局限于设计工作上，更为重要的内容是如何才能采取更好的方式对其进行规模化制备。就拿锂动力电池来说，在对其进电极进行制备的过程当中根据不同活化服务为其添加适当的配料进而使其产电活动得到有效保证。对于电极料浆来说，可以通过挤压等方式将其覆盖在铝箔或铜箔上。

4.2刀片电池设计启示及电池安全性

刀片电池是比亚迪开发出的新型电池，不仅仅电量足，而且安全性非常优异。与传统的动力电池相比，刀片电池的外形尺寸发生了翻天覆地的变化，。不仅可以大幅度提高电池的体积利用率，保障其能源密度。还可以使电池的散热性能得到进一步提高。刀片电池的材料体系新颖，设计生产等都发生了极大的变化。该电池设计是基于电解质界面荷电传输等机制研究，通过计算机模拟仿真对电池结构进行优化。为了使电芯的实际容量得到进一步提高，有研究人员通过外形带散热器片的塑壳电池对其进行改造，进而大幅度提高其容量。刀片电池的出现为动力电池的创新打开了新的思路。

5新能源及系统集成及应用

以电能为核心，在端源组合多种新能源技术，进而在终端实现冷热电连和供应的综合能源系统已经成为当前全球新能源开发的重点所在。人工智能、5G等互联网科技将在以新能源为核心的IES中发挥出重要的作用。

在对电池状态预测模型进行构建的过程当中，为了使蓄能电池的应用效率得到实质性提高，保障其安全应用。相关研究人员应当在工作的过程当中全面结合新能源电池的各类应用场景，合理的预测电池的各项参数。根据锂电池在充电的过程当中所表现出的特征，有学者通过化工系统工程方法展开了电池管理系统的研究。根据电池SOC动态变化所展现出的具体特性，研究者开发出了基于滚动时域优化的锂电池模型参数机。SOC自适应联合估计技术最高精度可达99%，为全生命周期的锂电池精确估计提供了强大的解决方案。

6结束语

针对我国所提出的碳中和目标，要想使其落地必须要加大政策倾斜力度，实现新能源的广泛应用。为此文章对新能源化工技术的一些关键内容进行了分析。

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