美国DOE推进九大领域小企业创新和技术成果转化

520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[1],向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、高能物理以及核裂变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612个月。通过项目评估考核的受资助者将获得2020财年第二阶段资助的申请资格,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。资助599万美元用于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。281万美元资助3个子领域项目,主要包括:

1)构建新型快速多模态显微成像系统。开发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的软件工具。

2)远程检测技术。开发自动检测和量化制造过程中的气体流出物的算法;开发软件工具以利用飞机和卫星拍摄图像提高远程侦察武器开发相关活动和设施;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。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;昆虫不育X射线辐照器替代危险放射性同位素(铯和钴);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。170万美元资助2个子领域项目,主要包括:

1)先进电网运营技术。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。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。2159万美元资助10个子领域项目,主要包括:

1)先进制造。开发小型制造商安全访问云智能制造资源的创新解决方案;开发可进行更多选择性分离的新型膜材料;一步净化天然气的新型低成本分离技术;下一代铝合金电导体;新型铜/碳纳米复合材料制造和验证电子元件;从手机、硬盘等废弃电子设备中回收更多金属的电化学回收高价值电子成分(E-RECOV)技术。

2)生物能源。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;用于无细胞生产的保持酶活性的平台;从非工业宿主无细胞发酵生产食品防腐剂;藻类制备可生物降解聚合物;化学循环系统催化氧化再循环塑料废物和热集成;发现和优化塑料解聚酶;可再生作物废弃资源生产1,5-戊二醇基聚酯多元醇;塑料废物生物转化生产洗涤剂、润滑剂等化学品;下一代生物基包装材料;生物基合成高吸水性聚合物的微生物工艺;藻类培养的热控制;基于AI的高通量、低成本自动化藻类监测和表征技术;建造并示范具有全自动化实验室微藻培育系统。

3)建筑。建筑物先进空气处理装置;用于OLED照明的可扩展超高导电透明单壁碳纳米管薄膜、抗反射材料、蓝色磷光发光材料;柔性固态照明新型材料;建筑数据自动分类和验证系统;可扩展、数据驱动和高分辨率模型用于优化控制;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。纳米结构质子交换膜;相分离烃离子对膜;燃料电池离子聚合物和膜;氢气纯化低温高压纯化器;高压低温氢燃料的块状金属玻璃喷嘴热塑性成形;薄膜氢传感器;氢气泄漏检测和警告系统;复合材料储氢罐的在线评估;储氢罐故障的嵌入式监测预警技术;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。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。太阳能光伏模块的远程实时监测和污染探测器;分布式太阳能低成本耐用有机电池;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;高自然灾害风险地区的太阳能支架系统;畜牧生产的太阳能安装和跟踪系统;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;高效熔盐聚光式太阳能热发电的高温碳化硅接收器组件;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;超低成本分布聚光式太阳能系统;聚光式太阳能熔盐储存的先进材料。

7)车辆。锂金属/高镍含量锂镍锰钴电池的新型高离子导电性固态电解质;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;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;高能量密度车用电池;电动汽车用超低钴含量正极;提高电池可靠性的添加剂;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;发动机活塞的等离子电解氧化涂层隔热层;提高柴油机的耐用性和效率的先进涂料;汽油火花点火发动机的新型隔热涂层;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;多功能传感器优化车辆多功能复合材料制造工艺;短纤维预制件技术生产汽车零部件;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;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。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;多冲程可变排量振荡泵;海水淡化提取稀土元素。

9)风能。风力发电机远程诊断和预测;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。先进制造和燃料电池:检测和去除氢吸附剂中杂质的先进材料。先进制造和地热:多效蒸汽吸附的矿物回收零排放脱盐技术;地热加热页岩气出水脱盐系统;地热盐水回收锂、水和发电的集成系统;地热田盐水回收的新型膜系统;盐水淡化和稀土材料回收的纳米多孔原子薄膜。先进制造和太阳能:新型晶体硅模块架构;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。20万美元支持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。400万美元资助3个子领域项目,主要包括:

1)碳封存技术。CO2通用操作传感器系统;CO2监测数据自动采集系统;声学地下通信;井下传感器声波遥测;CO2联合遥测;可扩展的光纤传感器阵列系统;等离子体催化CO2CH4生产高值化学品;等离子体催化CO2生成甲醇、碳和水及工业原料;低温等离子体紫外催化将CO2转化为甲醇;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。天然气制合成油模块化反应器;伴生气生产高值碳;低成本SoftOx工艺将井口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。

3)稀土元素和重要矿物。离子液体低温还原稀土金属;煤和煤基原料提取稀土金属。

7、聚变能科学。343万美元资助3个子领域项目,主要包括:

1)聚变能系统的先进技术和材料。用于增强型转向器/散热器连接功能梯度Cu-W中间层;单片钨面向等离子体部件;功能梯度结构连接件的增材制造;功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;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;声学传感器阵检测大型超导磁体故障。

2)聚变科学与技术。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;高真空大型复杂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。高压固态触发器;超快像素阵列相机设计与制造;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。598万美元资助7个子领域项目,主要包括:

1)粒子加速器的先进理念和技术。机器学习实现加速器操作高度自动化;粒子加速器仿真的集成工作流管理;加速器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。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;高速带电粒子跟踪的3D金刚石探测器;UV光子检测的新型波长变换材料;高能物理探测器抗辐射、高导热粘合剂;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。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)激光器技术。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。三维超导多量子比特系统增材制造技术优化;QIS新型极低温冷却技术;QIS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。改进Nb3Sn导体;紧凑型超导加速器;无缺陷共形铌薄膜的射频超导空腔原位涂层和清洗;粒子加速器磁体系统的脉动热管;低温压力和温度传感器;加速器磁体的高导热率和比热纳米复合环氧技术。

9、核能。579万美元资助2个子领域项目,主要包括:

1)先进核能技术。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;熔盐反应堆小型电磁泵;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。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;乏燃料罐的健康监测的新型永久性超声波传感器;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。(岳芳)




[1] The U.S. Department of Energy Announces $46 Million for Small Business Research and Development Grants. https://www.energy.gov/articles/us-department-energy-announces-46-million-small-business-research-and-development-grants-0

 

原文始发于:美国DOE推进九大领域小企业创新和技术成果转化

 

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