美国能源部资助建筑碳封存、工业减排和清洁能源制造技术

作者: 2022-10-27 16:26 来源:
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6月,美国能源部(DOE)先后宣布两项资助,共计投入9690万美元支持开发建筑碳封存、工业减排及清洁能源制造技术,助力实现2050年净零排放目标。

1、支持利用建筑实现碳封存技术研发。613日,先进能源研究计划署(ARPA-E)宣布投入3900万美元设立将大气中的排放用于建筑结构HESTIA)主题研发计划,用于支持18个研发项目[1],以开发和示范利用建筑材料及建筑设计实现碳封存的前沿技术,包括:利用生物燃料生产中的低价值副产品制造高性能负碳混凝土;利用汉麻混凝土3D打印建筑,实现可持续性和可恢复性;利用光合途径生产负碳石灰石硅酸盐水泥;生物基绝缘板的模块化设计和增材制造;采用3D打印碳吸收缆索系统的高性能建筑结构;用于负碳排放建筑/构造的纤维素-菌丝体复合材料;净负碳排放、可重复使用住宅的开发与示范;用于住宅和商业建筑的纤维素-水泥复合材料;用于定向刨花板和其他工程木材的可再生负碳粘合剂;基于直接空气碳捕集技术的预拌负碳混凝土建筑构造;交叉层压木材-钢复合结构建筑的碳封存技术;能消耗二氧化碳的坚固木建筑;用于高性能绝缘的木质素碳封存泡沫塑料;适应未来需求,为报废拆除/重建/施工而设计的负碳全木地板系统;高性能负碳隔热建筑;新一代负碳排放竹框架材料;将二氧化碳、碳纤维废物和生物材料回收到复合板中,以制造低碳建筑材料;负碳生物混凝土单元生产概念。

2、支持工业减排和清洁能源制造技术研发。616日,先进制造办公室投入5700万美元支持30个研发项目,支持开发工业减排和清洁能源制造技术,此次资助重点关注3个技术主题[2]

1)制造工艺创新。投入2585万美元支持10个项目,包括:利用二氧化碳生产聚氨酯泡沫和纺织品原料,以制造零碳汽车;丙酮的可持续性供应链;可实现高效被动和主动对流干燥的蒸汽选择性膜热交换器循环技术;利用热响应型聚合物对多孔材料进行非蒸发干燥;通过智能干燥剂辅助热泵系统加热的创新技术,实现优质木材的高效干燥过程;利用复合环烯烃树脂通过增材制造实现汽车轻量化;开发逆向设计方法,用于轻型汽车部件制造的低成本敏捷工具;开发改进模具材料的粉末加工技术,用于制造轻型汽车车身板材;丙烯腈的可持续制造;可感知、可管理、适应性强、可重复使用的工具,实现轻量化复合材料汽车零部件制造。

2)先进材料制造。投入2460万美元支持14个项目,包括:新一代超高温换热器材料;能源系统中高分辨率碳化硅纤维复合材料构件的增材制造;应用于恶劣环境下的涂层-合金材料的开发;混氢天然气输送/分配和工业终端应用中的耐氢多层复合涂层材料;应用于航空航天领域高疲劳和断裂强度的Al-CeAl-Ce-Mg/Zn合金材料;用于高温航空航天结构的耐用铝铈合金材料固态增材制造工艺;在航空航天中使用节能的混合稀土金属代替铸造铝合金中的铈;使用新型Al-Ce-Ni基合金材料通过增材制造生产轻量化航空航天部件;通过改性处理新型前驱体材料制造高效的碳化硅纤维;适用于恶劣工况的先进轴承材料;用于轴承和齿轮的金属氧化物涂层,可在恶劣环境下快速高效地沉积;通过掺杂氧化物的激光定向能量沉积制备适用于恶劣环境的大规模网状氧化物弥散强化钢组件;通过机器学习改进氢燃气轮机热障涂层耐久性和工艺;开发保护氢燃气轮机发电系统关键部件的高熵合金涂层。

3)锂离子电池创新制造工艺。投入748万美元支持6个项目,包括:高能快充锂离子电池的CoEx电极结构;锂离子电池硅负极结构的高通量等离子体沉积;激光粉末床熔合技术应用于正极制造;锂离子电池电极声场辅助增材制造工艺的可靠性表征和规模扩大;固态锂电池的可扩展、高通量等离子体喷涂制造技术;锂离子电池结构的墨水直写3D打印技术。                                (岳芳 董金鑫 刘莉娜)



[1] U.S. Department of Energy Announces $39 Million for Research and Development to Turn Buildings Into Carbon Storage Structures. https://arpa-e.energy.gov/news-and-media/press-releases/us-department-energy-announces-39-million-research-development

[2] DOE Awards $57.9 Million to Reduce Industrial Emissions and Manufacture Clean Energy Technologies. https://www.energy.gov/articles/doe-awards-579-million-reduce-industrial-emissions-and-manufacture-clean-energy

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