近期，美国能源部（DOE）宣布多项资助信息，共计投入2.452亿美元，支持电池储能、生物能、化石燃料废物转化、碳捕集利用和封存（CCUS）等技术。

一、下一代储能。1月26日，DOE科学办公室宣布在“电池和储能能源创新中心”计划框架下投入1.25亿美元支持下一代电池储能技术基础研究^[1]，以加速在交通和电力部门部署变革性储能技术。此次资助旨在开发超越当前商业电池（如锂离子或铅酸电池）的下一代电池，通过开展全球领先的科学研究解决该领域的科学优先事项。拟资助的项目应结合实验和理论，阐明将电能可逆电化学转化为化学能的科学原理。重点关注DOE基础能源科学研讨会《下一代电化学储能基础研究需求》报告^[2]中提出的5个优先研究方向，包括：材料和化学的功能调控以实现储能的整体设计；跨时空尺度的复杂电子、电化学和物理现象研究；控制和利用在动态界面处形成的复杂相间区域；通过创新的物质组合（电极材料、电解质化学物质等）彻底改变储能性能；促进自修复并消除有害化学物质以延长使用寿命并提高安全性。

二、生物燃料和生物产品。2月8日，DOE生物能源技术办公室宣布在“降低农业碳强度和保护藻类作物”资助框架下拨款2550万美元^[3]，用于可持续利用国内生物质和废物资源，如农业残留物和藻类，以生产低碳生物燃料和生物制品。“降低农业碳强度和保护藻类作物”将资助两个主题领域改善可持续生物质原料的生产，主要包括：

1、低碳强度原料的气候智能型农业。将投入1550万美元支持3~4个项目，关注技术主题包括：

（1）利用农业废弃物生产低氯原料的气候智能型农业。该子主题领域的重点是评估气候智能型农业在降低用于生物燃料生产的碳强度方面的效力，项目侧重于优化农业残留物的数量或质量，预期技术包括：实施气候智能型农业，提高农业残留物的收获、收集和储存效率，与传统方法相比，降低原料生产周期的碳强度；开发模型用于评估收获和收集农业残留物的气候智能型农业的效益，为保持土壤碳水平和尽量减少温室气体排放（包括一氧化二氮）提供框架；从土壤碳水平和温室气体的角度阐释使用土壤改良剂对农业残留物数量和质量的影响。

（2）提高土壤固碳水平和能源作物农业效益的生物炭策略。该子主题领域致力于开发新的工具、技术、模型和策略，以确定生物炭应用产生的农业效益。重点关注的技术方法包括：在多个地点进行研究，了解不同类型的生物炭在不同土壤和环境中的农业和土壤碳效益；展示和部署多种工具（包括模型）和方法，以量化不同生物炭施用制度下的土壤固碳量；对这些项目中使用各种材料（如木质生物质、污泥、草本生物质、城市固体废物流）生产的生物炭进行特性描述，以确定能够在不同土壤类型中长期封存碳的关键特性。

2、藻类作物保护。将投入1000万美元支持4~5个项目，着重开发农作物保护藻类培养系统的方法和策略。开发藻类作物保护策略的潜在方法包括：通过定向进化、基因改造或者育种开发抗虫害菌株；确定感染的遗传标记，并将其作为成功缓解虫害战略的目标；改变池塘培养基的组成、减少培养时间或者使用添加剂等来减轻虫害；开发机械方法来保护作物，如清除或有选择地消灭害虫等；合理配置混养系统，提高藻类养殖的稳定性、适应性和效益；水/介质的回收/再利用以及与作物保护有关的回收策略；将多种作物保护方法整合成一个成功的栽培策略，类似农业中的综合虫害管理。

三、化石燃料废水再利用和煤基材料开发

1、化石燃料生产废水再利用。2月10日，DOE宣布投入1800万美元^[4]，支持开发油气生产相关废水的性能表征、处理和管理技术，以及燃煤发电设施相关的废水管理技术，实现废水的有效再利用，如用于灌溉非食用作物、制氢、含水层补充和恢复等，同时回收稀土元素等关键矿物资源。此次资助还涉及基础设施开发，以有效运输和处理废水，减少环境影响。

2、煤基高价值产品技术。2月16日，DOE宣布将在“碳矿石加工计划”框架下，投入600万美元支持6个将煤转化为高价值石墨和碳金属复合材料的项目^[5]，以开发煤炭及其废料的创新用途。具体资助包括：用于储能的煤基超级电容器材料，将在实验室规模将煤转化为高性能超级电容器材料，并与商业材料比较以量化其性能；煤电化学转化制二维材料，将利用煤及煤废料开发石墨烯和碳量子点材料，并进一步开发利用纳米碳材料的储能装置，与商业超级电容器进行性能比较；煤制碳金属复合材料，将利用煤基纳米石墨或石墨烯制备用于电动机的碳金属复合材料，显著提高电动机效率；煤基石墨烯-铜纳米复合材料的喷雾沉积，将优化喷雾沉积技术以合成均匀分布石墨烯颗粒的高性能铜基纳米复合材料，有望提供更强的电/热传导性、强度和耐温性能；用于高性能散热器的煤基碳金属复合材料的实验室规模增材制造，将开发一种实验室规模的增材制造工艺，以生产具有高散热率和低热应力的碳-铜复合材料，并示范在电气应用中按需制造高性能热管理设备的潜力；用于工业应用的煤制石墨烯材料，利用次烟煤制备石墨烯和石墨烯纳米片，用于锂离子电池负极和混凝土添加剂。

四、CCUS技术。2月21日，DOE宣布投入270万美元支持5个项目^[6]，以加快部署碳捕集和封存（CCS）技术。

1、碳封存技术。将资助3个项目：为海中玄武岩碳封存的储层选择、二氧化碳输送、注入和监测提供详细的解决方案；开发一个低成本监测系统，包括地球物理监测和自动一致性评估；将利用先进技术和创新的技术工作流程，为枯竭气藏制定二氧化碳注入计划。

2、碳转化技术。将资助2个项目：利用3D打印技术生产水泥建筑材料，最大限度将二氧化碳扩散到结构中，并优化材料化学，在不影响混凝土强度和耐久性的情况下最大限度地提高碳封存能力；在二氧化碳排放源直接将二氧化碳转化为产品，如燃料、化学品、建筑材料。

五、小企业研发减排技术。2月22日，DOE宣布投入6800万美元支持54个小企业研发创新项目^[7]，旨在开发气候研究工具和清洁能源转型相关先进材料和技术。

（1）资助7个先进科学计算研究项目，包括2个主题：加快先进软件技术的部署；促进使用量子计算硬件的技术。

（2）资助28个基础能源科学研究项目，包括10个主题：开发工具以整合和利用化学科学、地球科学和生物科学的复杂数据；用于测试超导波荡器磁体的低温箱；用于超导-射频和多束X射线自由电子激光器的高重复率样品输送系统；时间分辨圆二色超快光谱；高级电子显微镜的精确控制；脉冲和连续中子源散射测量技术改进；用于核应用的高性能材料；先进的地下能源技术，如地热能、二氧化碳地质封存、生物炭等；先进化石能源和碳管理技术；基础能源科学的技术转化。

（3）资助12个生物与环境研究项目，包括5个主题：城市测量技术；系统生物学和生物能源的先进数据分析技术；生物能源相关微生物和植物系统的结构生物学工具；生物系统的生物成像技术；用于合成聚合物回收的生物方法和技术。

（4）资助7个核物理项目，包括3个主题：核物理电子设计和制造；核物理加速器技术；核物理仪器、探测系统和技术。（岳芳 朱丹晨 郑颖）