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《DOE资助880万美元支持化石能源发电技术创新研发》

  • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者： guokm
  • 发布时间：2018-10-09

  • 7月2日，美国能源部（DOE）宣布资助880万美元开展“先进化石能源发电技术研发创新”项目 ，旨在推进广泛应用于化石能源发电领域的相关技术（如先进传感和控制、水资源管理等）的创新突破，以提升发电效率、减少排放。本次资助将关注5大技术主题，包括先进传感和控制技术、计算机仿真工具、燃煤发电厂改进技术、燃煤电厂创新的水资源管理和燃煤电厂的废水管理，具体内容参见表1。

    表1 化石能源发电技术研发创新项目内容

    主题 研究内容

    资助金额/

    万美元
    先进传感和控制技术

    - 开发网络风险的管理框架以及时预测和抵御网络威胁以保障互联网发电厂的监测和控制设施在其生命周期内安全运作

    - 研究将分布式传感节点以及通信和控制基础设施转变为监测控制系统，以增强该系统的容错能力，降低监测控制系统的网络风险

    - 将网络物理解决方案和互联的传感器集成到化石能源发电厂，增强发电厂面对网络威胁的快速响应能力

    - 部署实时监控和分析系统，依托现有发电厂数据实现以最小的工作量和成本识别、预测和响应电厂运营网络中的异常

    		 100
    计算机仿真工具

    - 开发先进的计算机仿真系统，助力新材料的研发，利用3D打印快速制造出用于超临界CO2循环发电设施的耐高温蠕变、抗氧化的微通道热交换器材料

    - 利用数字孪生材料模型（digital twin material model）应用先进制造技术改进旋转爆轰发动机喷射器设计

    - 演示新的计算方法和仿真工具在模拟3D打印制造的高温镍基合金零件微观机构和预测蠕变方面的应用潜力

    - 将计算材料学和力学模型应用于高温合金材料的3D打印制造过程

    		 300
    燃煤发电厂改进技术

    - 开发适用于天然气混烧燃煤发电厂的快速负荷变化的控制策略和控制逻辑

    		 36
    燃煤发电厂水资源管理

    - 开发一种新型带有回路热虹吸管和成膜剂的蒸汽冷凝器，以提高传热效率

    - 开发一种通过毛细管驱动冷凝来增强蒸汽发电厂的冷凝传热方法

    - 改进现有的蒸汽冷凝器涂层成分和工艺，将蒸汽冷凝器的用水量减少39%

    		 224
    燃煤电厂的废水管理

    - 开发低成本、低能耗的废水处理系统

    - 开发和示范烟气脱硫废水净化处理技术

    - 利用生物活性增强吸附过程去除烟气脱硫废水中的硒、砷、硝酸盐和其他潜在污染物

    		 220

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    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
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    • 5月20日，美国能源部（DOE）宣布在“小企业创新研究与技术转让（SBIR/STTR）”计划框架下资助4600万美元 ，向美国39个州和哥伦比亚特区的202家小企业的231个项目提供资助，开展能源安全和应急响应、国防核不扩散、电力、能效和可再生能源、环境管理、化石能源、聚变能、高能物理以及核能九大主题领域的研发创新工作，旨在推进美国科学技术的创新和技术成果转化，创造新的就业机会，以增强美国在具有竞争优势领域的领先地位和经济实力。此次公布的为2019年第一阶段的第二批资助计划，资助期限为6至12个月，受资助者在项目完成时通过评估考核的将获得2020财年第二阶段资金申请资格，进行原型或工艺研发以验证第一阶段的研发成果，第二阶段资助期限最长为2年。本次资助的项目具体研究内容如下： 1、能源安全和应急响应（599万美元） 能源系统网络安全研究，包括：有线网络物理层认证；开发电网监控技术；开发商业化新技术以预警、监测和防范日益复杂的网络攻击。 2、国防核不扩散（281万美元） （1）构建一种新型的快速多模态显微成像系统，包括：开发软件工具以快速准确记录和关联不同传感器捕获的核裂变物理化学数据，实现对上述数据叠加分析。 （2）远程检测技术，包括：开发自动检测和量化制造过程中的气体流出物的算法；开发软件工具，利用飞机和卫星拍摄的图像提高远程侦察武器开发相关活动和设施的能力；将传感器集成到无人机以监控可疑的大规模杀伤性武器设施；利用新型光电传感器开发高分辨率、多光谱偏振相机以改进多模态成像技术；数字地形建模；新型红外激光光谱仪快速远程检测化学品。 （3）替代辐射源技术，包括：开发紧凑型回旋加速器以寻找和分析隐藏的核材料；先进全矩阵捕获超声成像和检测套件；开发杀虫电子设备用于农业应用以及预防疟疾；昆虫不育X射线辐照器替代危险放射性同位素（铯和钴），使昆虫不育术安全有效；开发低成本便携式X射线系统用于昆虫不育技术；碲化镉锌器件的快速生产。 3、电力（170万美元） （1）先进电网运营技术，包括：增加电网稳健性的区块链解决方案；保障大规模电力系统数据安全的软件系统；利用区块链支持拥有太阳能电池板的消费者之间的点对点能量传输；利用区块链保护电网设备技术的现场示范；改进的检测和定位电网故障的方法；低压地下电网网络及设备的保护装置。 （2）先进电网储能技术，包括：便携、安全、可靠的电源备份解决方案；开发商用碳化硅功率半导体元件。 4、能效及可再生能源（2159万美元） （1）先进制造，包括：开发创新网络安全解决方案，使小型制造商能够安全地访问基于云的智能制造资源；开发可进行更多选择性分离的新型膜材料；新型低成本分离技术以实现一步净化天然气；开发下一代铝合金电导体以提升输配电网的能效；采用新型铜/碳纳米复合材料制造和验证电子元件；利用电化学回收高价值电子成分（E-RECOV）技术从手机、硬盘等废弃电子设备中回收更多金属。 ?（2）生物能源，包括：使用新的聚合物修饰酶将果糖原料转化为高品质甘露醇；萜类化学品和燃料的无细胞生产；开发用于无细胞生产的保持酶活性的平台技术；无细胞发酵从非工业宿主生产食品防腐剂；开发由藻类制成的可生物降解的聚合物；利用化学循环系统催化氧化再循环塑料废物和热集成；发现和优化有效的塑料解聚酶；使用可再生作物废弃资源（如玉米棒）生产1,5-戊二醇基聚酯多元醇；塑料废物的生物转化生产洗涤剂、润滑剂和其他化学品；开发下一代生物基包装材料；开发用于生物基合成高吸水性聚合物的微生物工艺；藻类培养中的热量控制技术；用于藻类生物燃料生产的新型超低成本藻类培养的热控制技术；高通量、低成本自动化的基于AI的藻类监测和表征技术；建造并示范具有十几个单独反应器的全自动化实验室微藻培育系统。 （3）建筑，包括：用于建筑物的先进低成本空气处理装置；应用先进设计和优化技术开发下一代住宅空气处理装置；用于住宅供暖、通风和空调（HVAC）系统的下一代紧凑型高效空气处理设备；用于高效OLED照明的可扩展超高导电透明单壁碳纳米管薄膜；用于高效照明的抗反射材料；用于柔性固态照明的新型材料；用于OLED照明的新型蓝色磷光发光材料；建筑数据自动分类和验证系统；用于控制优化的可扩展、数据驱动和高分辨率模型；用于能量模型的高分辨率热舒适度映射的跨平台应用；实时建筑数据与动态电气化建筑蒸汽系统经济调度的整合；数字双胞胎深层数据的建筑物内融合。 （4）燃料电池，包括：纳米结构质子交换膜；相分离烃离子对膜；改进的燃料电池离子聚合物和膜；用于氢气纯化的低温高压纯化器；用于高压低温氢燃料的块状金属玻璃喷嘴的热塑性成形；薄膜氢传感器开发、测试和集成；氢气泄漏检测和警告系统；PVDF薄膜用于复合材料储氢罐的在线评估；嵌入式监测技术实现储氢罐故障的早期预警；复合包覆压力容器电阻监测；氢燃料存储罐碳纤维复合包覆材料损伤监测方法；CO2直接加氢制甲醇的创新催化剂设计。 （5）地热能，包括：基于短程井下通信、井下处理、模式识别、机器学习和远程电磁测量的地热钻井优化系统；通过通信技术实现高温定向钻井。 （6）太阳能，包括：太阳能光伏模块的远程实时监测；光伏组件污染探测器；用于分布式太阳能的低成本耐用有机电池；用于季节性储能和氢燃料的低成本清洁NH3合成；太阳能发电分布式控制系统；光伏电池板除雪设备；用于高自然灾害风险地区的太阳能支架系统；用于畜牧生产的太阳能安装和跟踪系统；具有新型单极和整体横向支撑的低成本双轴太阳能定位系统；碳化硅模块化架构的太阳能串式逆变器；用于高效熔盐聚光式太阳能热发电的高温碳化硅接收器组件；用于聚光式太阳能热发电的新型轻型低成本定日镜；太阳能组件的低成本制造；采用超低成本储热流体的分布聚光式太阳能系统；用于聚光式太阳能熔盐储存的先进材料。 （7）车辆，包括：用于锂金属/高镍含量锂镍锰钴电池的新型高离子导电性的固态电解质；电动汽车和混合动力汽车用锂金属电池柔性复合固态电解质的卷对卷生产工艺；全闭环锂离子电池高价值负极材料回收；含硅锂离子电池负极稳定SEI膜的研制；利用可控微气溶胶热解开发高能量密度和长循环寿命锂离子电池正极材料；开发高能量密度车用电池；电动汽车用超低钴含量正极的制备；提高电池可靠性的添加剂；开发商用碳化硅功率半导体元件；低成本涡旋式有机朗肯循环余热回收发动机；将等离子电解氧化涂层用于发动机活塞的隔热层；提高柴油机的耐用性和效率的先进涂料；用于汽油火花点火发动机的新型热障涂层；改进柴油发动机使用乙醇等清洁燃料；超临界乙醇重整用于高效直喷式重型压燃式发动机；铝制动系统的可行性研究；新型熔模铸造工艺减轻汽车铸件重量；开发多功能传感器优化车辆多功能复合材料制造工艺；用于汽车零部件生产的短纤维预制件技术；通过压缩成型的高性能纤维增强超分子Vitrimer复合材料；低成本碳纤维/竹纤维混合中间体材料减轻车辆重量；低成本树脂技术快速制造高性能纤维增强复合材料；热固性树脂回收和再循环生产低成本碳纤维复合材料。 （8）水，包括：偏远地区水力发电微电网；海洋能微电网；波浪能转换器；新型波浪能发电的管泵装置；新型行波泵开发；多冲程可变排量振荡泵；海水淡化提取稀土元素。 （9）风能，包括：基于混合模型的风力发电机远程诊断和预测方法；退役风力涡轮机叶片制造第二代玻璃纤维复合材料。 （10）联合主题。①先进制造和燃料电池联合主题：用于检测和去除氢吸附剂中杂质的先进材料。②先进制造和地热联合主题：采用多效蒸汽吸附的矿物回收零排放脱盐技术；利用地热加热页岩气出水的脱盐系统；地热盐水中回收锂、水和发电的集成系统；用于油田盐水回收的新型膜系统；用于盐水淡化和稀土材料回收的纳米多孔原子薄膜。③先进制造和太阳能联合主题：新型晶体硅模块架构，通过提高可制造性和耐用性来降低成本；低成本建筑集成有机光伏组件的先进制造；钙钛矿太阳电池的电喷雾沉积。 5、环境管理（20万美元） 新型地下监测概念研究，开发基于机器人的超声波扫描技术用于检测核废料储存罐的缺陷。 6、化石能源（400万美元） （1）碳封存技术，包括：CO2通用操作传感器系统；CO2监测数据的自动采集系统；利用声学进行地下通信；用于井下传感器的声波遥测；CO2联合遥测系统；可扩展的光纤传感器阵列系统；等离子体催化CO2和CH4生产高价值化学品；常压等离子体催化CO2还原甲醇；等离子体催化CO2转化为碳和水；新型等离子体技术将CO2转化为工业原料；低温等离子体-紫外-催化工艺将CO2转化为甲醇；新型等离子体催化重整CO2用于航空燃料和储能。 （2）石油和天然气，包括：模块化天然气制合成油反应器；利用伴生气生产高值碳；低成本SoftOx工艺将井口的酸性天然气转化为可与原油混合的液体；天然气转化为乙酸；新型模块化天然气制合成油反应器 （3）稀土元素和重要矿物，包括：用离子液体低温还原稀土金属；从煤和煤基原料中提取稀土金属的新型低成本工艺。 7、聚变能科学（343万美元） （1）聚变能系统的先进技术和材料，包括：用于增强型转向器/散热器连接功的能梯度Cu-W中间层；单片钨面向等离子体部件；通过增材制造进行功能梯度结构连接件的设计和制造，用于面向等离子体部件与冷却结构的连接；供能梯度复合层间粘合材料提高高温接头的强度和韧性；提高氚产量和简化反应堆设计；用于高温超导磁体电缆的智能终端；基于稀土钡铜氧系（REBCO）高温超导的电缆导管绝缘接头；利用声学传感器阵检测大型超导磁体故障。 （2）聚变科学与技术，包括：高频行波管用于聚变反应堆燃烧等离子体诊断；二维色散干涉仪；用于高真空的大型复杂3D、金属和合金结构的增材制造；ITER组件的增材制造；3D全波迭代射频波束仿真工具。 （3）高能密度等离子体与惯性约束聚变能，包括：高压固态触发器；超快像素阵列相机的设计与制造；高脉冲能量高重复频率激光器；超高功率激光器。 8、高能物理（598万美元） （1）粒子加速器的先进理念和技术，包括：通过机器学习实现高度自动化的加速器操作；粒子加速器仿真的集成工作流管理；用于加速器的高电流等离子体阴极；费米实验室缪子-电子（Mu2e-II）实验冷却靶的高发射率涂层设计；新型电介质双光束加速器。 （2）高能物理探测器和仪器，包括：大面积超高灵敏度光传感器；高灵敏度大面积光电阴极的新型制造工艺；高灵敏宇宙微波背景探测器的商业制造工艺；用于高速带电粒子跟踪的3D金刚石探测器；用于UV光子检测的新型波长变换材料；用于高能物理探测器的抗辐射、高导热粘合剂；用于下一代宇宙背景研究的高精度辐射过滤器的3D打印。 （3）用于数据采集和处理的高速电子仪器，包括：辐射强化工程基板；低成本工程半导体基板；电容诱导退火后的热处理。 （4）激光技术研发加速器，包括：用于激光加速的陶瓷放大器；耐损伤超快光学器件；高能量和平均功率的飞秒级激光器的干涉涂层。 （5）量子信息科学（QIS）支持技术，包括：三维超导多量子比特系统增材制造技术的优化；QIS的新型极低温冷却技术；用于QIS的高量子效率光电探测器。 （6）无线电频率加速器技术：高效率、高平均功率感应输出管。 （7）用于粒子加速器的超导技术，包括：开发用于加速器的改进Nb3Sn导体；紧凑型超导加速器；用于无缺陷共形铌薄膜的射频超导空腔原位涂层和清洗；用于粒子加速器磁体系统的脉动热管；低温压力和温度传感器；用于加速器磁体的高导热率和比热纳米复合环氧技术。 9、核能（579万美元） （1）先进核能技术，包括：将机器学习用于核反应堆设计模型；核反应堆仿真建模技术；核电设施监测网络；用于熔盐反应堆的小型电磁泵；用于电子束焊接和增材制造的高压电子枪；压力容器辐照技术；将SiC复合材料和适用于高温腐蚀性熔盐环境的金属合金连接的工艺；管道组件设计的分析和优化工具。 （2）先进核废料处理技术，包括：热盐密封系统；优化乏燃料罐生命周期管理的机器学习工具；新型永久性超声波传感器用于乏燃料罐的健康监测；乏燃料干式储存罐的膜片焊接工艺；应力腐蚀裂纹原位修复。
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  • 《DOE资助4600万美元推进小企业研发创新》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2019-08-05
    • 5月20日，美国能源部（DOE）宣布在“小企业创新研究与技术转让（SBIR/STTR）”计划框架下资助4600万美元 ，向美国39个州和哥伦比亚特区的202家小企业的231个项目提供资助，开展能源安全和应急响应、国防核不扩散、电力、能效和可再生能源、环境管理、化石能源、聚变能、高能物理以及核能九大主题领域的研发创新工作，旨在推进美国科学技术的创新和技术成果转化，创造新的就业机会，以增强美国在具有竞争优势领域的领先地位和经济实力。此次公布的为2019年第一阶段的第二批资助计划，资助期限为6至12个月，受资助者在项目完成时通过评估考核的将获得2020财年第二阶段资金申请资格，进行原型或工艺研发以验证第一阶段的研发成果，第二阶段资助期限最长为2年。本次资助的项目具体研究内容如下： 1、能源安全和应急响应（599万美元） 能源系统网络安全研究，包括：有线网络物理层认证；开发电网监控技术；开发商业化新技术以预警、监测和防范日益复杂的网络攻击。 2、国防核不扩散（281万美元） （1）构建一种新型的快速多模态显微成像系统，包括：开发软件工具以快速准确记录和关联不同传感器捕获的核裂变物理化学数据，实现对上述数据叠加分析。 （2）远程检测技术，包括：开发自动检测和量化制造过程中的气体流出物的算法；开发软件工具，利用飞机和卫星拍摄的图像提高远程侦察武器开发相关活动和设施的能力；将传感器集成到无人机以监控可疑的大规模杀伤性武器设施；利用新型光电传感器开发高分辨率、多光谱偏振相机以改进多模态成像技术；数字地形建模；新型红外激光光谱仪快速远程检测化学品。 （3）替代辐射源技术，包括：开发紧凑型回旋加速器以寻找和分析隐藏的核材料；先进全矩阵捕获超声成像和检测套件；开发杀虫电子设备用于农业应用以及预防疟疾；昆虫不育X射线辐照器替代危险放射性同位素（铯和钴），使昆虫不育术安全有效；开发低成本便携式X射线系统用于昆虫不育技术；碲化镉锌器件的快速生产。 3、电力（170万美元） （1）先进电网运营技术，包括：增加电网稳健性的区块链解决方案；保障大规模电力系统数据安全的软件系统；利用区块链支持拥有太阳能电池板的消费者之间的点对点能量传输；利用区块链保护电网设备技术的现场示范；改进的检测和定位电网故障的方法；低压地下电网网络及设备的保护装置。 （2）先进电网储能技术，包括：便携、安全、可靠的电源备份解决方案；开发商用碳化硅功率半导体元件。 4、能效及可再生能源（2159万美元） （1）先进制造，包括：开发创新网络安全解决方案，使小型制造商能够安全地访问基于云的智能制造资源；开发可进行更多选择性分离的新型膜材料；新型低成本分离技术以实现一步净化天然气；开发下一代铝合金电导体以提升输配电网的能效；采用新型铜/碳纳米复合材料制造和验证电子元件；利用电化学回收高价值电子成分（E-RECOV）技术从手机、硬盘等废弃电子设备中回收更多金属。 ?（2）生物能源，包括：使用新的聚合物修饰酶将果糖原料转化为高品质甘露醇；萜类化学品和燃料的无细胞生产；开发用于无细胞生产的保持酶活性的平台技术；无细胞发酵从非工业宿主生产食品防腐剂；开发由藻类制成的可生物降解的聚合物；利用化学循环系统催化氧化再循环塑料废物和热集成；发现和优化有效的塑料解聚酶；使用可再生作物废弃资源（如玉米棒）生产1,5-戊二醇基聚酯多元醇；塑料废物的生物转化生产洗涤剂、润滑剂和其他化学品；开发下一代生物基包装材料；开发用于生物基合成高吸水性聚合物的微生物工艺；藻类培养中的热量控制技术；用于藻类生物燃料生产的新型超低成本藻类培养的热控制技术；高通量、低成本自动化的基于AI的藻类监测和表征技术；建造并示范具有十几个单独反应器的全自动化实验室微藻培育系统。 （3）建筑，包括：用于建筑物的先进低成本空气处理装置；应用先进设计和优化技术开发下一代住宅空气处理装置；用于住宅供暖、通风和空调（HVAC）系统的下一代紧凑型高效空气处理设备；用于高效OLED照明的可扩展超高导电透明单壁碳纳米管薄膜；用于高效照明的抗反射材料；用于柔性固态照明的新型材料；用于OLED照明的新型蓝色磷光发光材料；建筑数据自动分类和验证系统；用于控制优化的可扩展、数据驱动和高分辨率模型；用于能量模型的高分辨率热舒适度映射的跨平台应用；实时建筑数据与动态电气化建筑蒸汽系统经济调度的整合；数字双胞胎深层数据的建筑物内融合。 （4）燃料电池，包括：纳米结构质子交换膜；相分离烃离子对膜；改进的燃料电池离子聚合物和膜；用于氢气纯化的低温高压纯化器；用于高压低温氢燃料的块状金属玻璃喷嘴的热塑性成形；薄膜氢传感器开发、测试和集成；氢气泄漏检测和警告系统；PVDF薄膜用于复合材料储氢罐的在线评估；嵌入式监测技术实现储氢罐故障的早期预警；复合包覆压力容器电阻监测；氢燃料存储罐碳纤维复合包覆材料损伤监测方法；CO2直接加氢制甲醇的创新催化剂设计。 （5）地热能，包括：基于短程井下通信、井下处理、模式识别、机器学习和远程电磁测量的地热钻井优化系统；通过通信技术实现高温定向钻井。 （6）太阳能，包括：太阳能光伏模块的远程实时监测；光伏组件污染探测器；用于分布式太阳能的低成本耐用有机电池；用于季节性储能和氢燃料的低成本清洁NH3合成；太阳能发电分布式控制系统；光伏电池板除雪设备；用于高自然灾害风险地区的太阳能支架系统；用于畜牧生产的太阳能安装和跟踪系统；具有新型单极和整体横向支撑的低成本双轴太阳能定位系统；碳化硅模块化架构的太阳能串式逆变器；用于高效熔盐聚光式太阳能热发电的高温碳化硅接收器组件；用于聚光式太阳能热发电的新型轻型低成本定日镜；太阳能组件的低成本制造；采用超低成本储热流体的分布聚光式太阳能系统；用于聚光式太阳能熔盐储存的先进材料。 （7）车辆，包括：用于锂金属/高镍含量锂镍锰钴电池的新型高离子导电性的固态电解质；电动汽车和混合动力汽车用锂金属电池柔性复合固态电解质的卷对卷生产工艺；全闭环锂离子电池高价值负极材料回收；含硅锂离子电池负极稳定SEI膜的研制；利用可控微气溶胶热解开发高能量密度和长循环寿命锂离子电池正极材料；开发高能量密度车用电池；电动汽车用超低钴含量正极的制备；提高电池可靠性的添加剂；开发商用碳化硅功率半导体元件；低成本涡旋式有机朗肯循环余热回收发动机；将等离子电解氧化涂层用于发动机活塞的隔热层；提高柴油机的耐用性和效率的先进涂料；用于汽油火花点火发动机的新型热障涂层；改进柴油发动机使用乙醇等清洁燃料；超临界乙醇重整用于高效直喷式重型压燃式发动机；铝制动系统的可行性研究；新型熔模铸造工艺减轻汽车铸件重量；开发多功能传感器优化车辆多功能复合材料制造工艺；用于汽车零部件生产的短纤维预制件技术；通过压缩成型的高性能纤维增强超分子Vitrimer复合材料；低成本碳纤维/竹纤维混合中间体材料减轻车辆重量；低成本树脂技术快速制造高性能纤维增强复合材料；热固性树脂回收和再循环生产低成本碳纤维复合材料。 （8）水，包括：偏远地区水力发电微电网；海洋能微电网；波浪能转换器；新型波浪能发电的管泵装置；新型行波泵开发；多冲程可变排量振荡泵；海水淡化提取稀土元素。 （9）风能，包括：基于混合模型的风力发电机远程诊断和预测方法；退役风力涡轮机叶片制造第二代玻璃纤维复合材料。 （10）联合主题。①先进制造和燃料电池联合主题：用于检测和去除氢吸附剂中杂质的先进材料。②先进制造和地热联合主题：采用多效蒸汽吸附的矿物回收零排放脱盐技术；利用地热加热页岩气出水的脱盐系统；地热盐水中回收锂、水和发电的集成系统；用于油田盐水回收的新型膜系统；用于盐水淡化和稀土材料回收的纳米多孔原子薄膜。③先进制造和太阳能联合主题：新型晶体硅模块架构，通过提高可制造性和耐用性来降低成本；低成本建筑集成有机光伏组件的先进制造；钙钛矿太阳电池的电喷雾沉积。 5、环境管理（20万美元） 新型地下监测概念研究，开发基于机器人的超声波扫描技术用于检测核废料储存罐的缺陷。 6、化石能源（400万美元） （1）碳封存技术，包括：CO2通用操作传感器系统；CO2监测数据的自动采集系统；利用声学进行地下通信；用于井下传感器的声波遥测；CO2联合遥测系统；可扩展的光纤传感器阵列系统；等离子体催化CO2和CH4生产高价值化学品；常压等离子体催化CO2还原甲醇；等离子体催化CO2转化为碳和水；新型等离子体技术将CO2转化为工业原料；低温等离子体-紫外-催化工艺将CO2转化为甲醇；新型等离子体催化重整CO2用于航空燃料和储能。 （2）石油和天然气，包括：模块化天然气制合成油反应器；利用伴生气生产高值碳；低成本SoftOx工艺将井口的酸性天然气转化为可与原油混合的液体；天然气转化为乙酸；新型模块化天然气制合成油反应器 （3）稀土元素和重要矿物，包括：用离子液体低温还原稀土金属；从煤和煤基原料中提取稀土金属的新型低成本工艺。 7、聚变能科学（343万美元） （1）聚变能系统的先进技术和材料，包括：用于增强型转向器/散热器连接功的能梯度Cu-W中间层；单片钨面向等离子体部件；通过增材制造进行功能梯度结构连接件的设计和制造，用于面向等离子体部件与冷却结构的连接；供能梯度复合层间粘合材料提高高温接头的强度和韧性；提高氚产量和简化反应堆设计；用于高温超导磁体电缆的智能终端；基于稀土钡铜氧系（REBCO）高温超导的电缆导管绝缘接头；利用声学传感器阵检测大型超导磁体故障。 （2）聚变科学与技术，包括：高频行波管用于聚变反应堆燃烧等离子体诊断；二维色散干涉仪；用于高真空的大型复杂3D、金属和合金结构的增材制造；ITER组件的增材制造；3D全波迭代射频波束仿真工具。 （3）高能密度等离子体与惯性约束聚变能，包括：高压固态触发器；超快像素阵列相机的设计与制造；高脉冲能量高重复频率激光器；超高功率激光器。 8、高能物理（598万美元） （1）粒子加速器的先进理念和技术，包括：通过机器学习实现高度自动化的加速器操作；粒子加速器仿真的集成工作流管理；用于加速器的高电流等离子体阴极；费米实验室缪子-电子（Mu2e-II）实验冷却靶的高发射率涂层设计；新型电介质双光束加速器。 （2）高能物理探测器和仪器，包括：大面积超高灵敏度光传感器；高灵敏度大面积光电阴极的新型制造工艺；高灵敏宇宙微波背景探测器的商业制造工艺；用于高速带电粒子跟踪的3D金刚石探测器；用于UV光子检测的新型波长变换材料；用于高能物理探测器的抗辐射、高导热粘合剂；用于下一代宇宙背景研究的高精度辐射过滤器的3D打印。 （3）用于数据采集和处理的高速电子仪器，包括：辐射强化工程基板；低成本工程半导体基板；电容诱导退火后的热处理。 （4）激光技术研发加速器，包括：用于激光加速的陶瓷放大器；耐损伤超快光学器件；高能量和平均功率的飞秒级激光器的干涉涂层。 （5）量子信息科学（QIS）支持技术，包括：三维超导多量子比特系统增材制造技术的优化；QIS的新型极低温冷却技术；用于QIS的高量子效率光电探测器。 （6）无线电频率加速器技术：高效率、高平均功率感应输出管。 （7）用于粒子加速器的超导技术，包括：开发用于加速器的改进Nb3Sn导体；紧凑型超导加速器；用于无缺陷共形铌薄膜的射频超导空腔原位涂层和清洗；用于粒子加速器磁体系统的脉动热管；低温压力和温度传感器；用于加速器磁体的高导热率和比热纳米复合环氧技术。 9、核能（579万美元） （1）先进核能技术，包括：将机器学习用于核反应堆设计模型；核反应堆仿真建模技术；核电设施监测网络；用于熔盐反应堆的小型电磁泵；用于电子束焊接和增材制造的高压电子枪；压力容器辐照技术；将SiC复合材料和适用于高温腐蚀性熔盐环境的金属合金连接的工艺；管道组件设计的分析和优化工具。 （2）先进核废料处理技术，包括：热盐密封系统；优化乏燃料罐生命周期管理的机器学习工具；新型永久性超声波传感器用于乏燃料罐的健康监测；乏燃料干式储存罐的膜片焊接工艺；应力腐蚀裂纹原位修复。
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