“光热发电高温熔融氯化盐储热”列入美国能源部2020财年第二阶段第二批招标主题

　　近期，美国能源部（DOE）宣布在“小企业创新研究与技术转让”（SBIR/STTR）计划框架下陆续投入9700万美元和1.11亿美元，分别用于2020财年第二阶段第一批和第二批资助，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。具体内容如下：

　　DOE于2月下旬公布了SBIR/STTR计划2020财年第二阶段第一批资助结果，向70家小企业的86个项目提供资助，开展先进科学计算、基础能源科学、生物与环境研究以及核物理四大主题领域的研发创新工作，资助期限为两年。本次资助的项目详情如下：

　　DOE将资助2450万美元支持先进科学计算相关研究，包括：

　　①先进数字网络运营支持服务，如高速数据网络的流量排序和分层瓶颈识别，大规模网络性能评估的直观数据分析；

　　②在清洁能源和环境技术中增加高性能计算的应用，如用于地面和地下科学的基于云/Web的高级建模和仿真交钥匙高性能计算环境，水文地球物理监测与决策交钥匙支持系统，科学应用程序传播和社区参与平台，用于新兴领域（例如深度学习）的新一代性能数据收集、分析和可视化工具；

　　③高性能计算网络安全，如大规模计算分布式入侵检测系统；

　　④超大规模计算技术，如开发高性能百亿亿次计算机的辅助智能工具；

　　⑤用于科学设施和高性能计算环境的新兴信息技术，如用于量子网络的可配置纠缠光子源，用于光量子技术的全光室温量子缓存，用于科学环境决策的基于现场可编程门阵列的高性能嵌入式系统；

　　⑥合作开发项目，如光子存储控制器模块及其商业化路径开发，结合光互连、电子-光子集成和专用处理器的新一代低能耗高性能计算系统。

　　◎ DOE将资助4850万美元支持基础能源科学相关研究，包括：

　　◎ 同步加速器光源热阴极微波电子枪；

　　◎ 用于高效X射线自由电子激光器的超导螺旋形波荡器；

　　◎ 高纵横比钻石折射光学器件；

　　◎ 4兆电子伏特超快电子显微镜电子光学柱；

　　◎ 纳米压印光刻低成本混合等离子光子近场探头；

　　◎ 具有亚毫米级内部波纹的圆柱形铜波导；

　　◎ 高重复率电子束无损检测仪，如强流带电粒子束高分辨率监测诊断技术，多模式多频率快速粒子束诊断仪，可变光阑束晕监测器，实时带电粒子束晕监测系统，束晕监测器；

　　◎ 用于先进材料研究的光源X射线检测仪和光谱仪系统开发，如宽动态范围X射线混合模式像素阵列检测器；

　　◎ 核应用高性能材料，如用冷喷涂对轻水堆组件进行原位结构修复和保护，通过电沉积层改善核反应堆耐久性，耐辐射光纤传感器用于熔盐反应堆中高温合金界面表征；

　　◎ 光学计量实验室和光源设施用高精度角度发生器；

　　◎ 透明X射线束成像系统，如钻石X射线束监测装置，钻石X射线束成像系统，透明X射线照相机；光源X射线探测技术，如大面积辐射硬同步加速器X射线探测器，混合高像素检测器，微米级直接检测X射线探测器；

　　◎ 多维电子显微镜，如相干单电子枪，低温热电子源，低温控制原位透射电镜样品平台，带有空气敏感材料的固态储能装置中电化学过程的原位透射电镜表征；

　　◎ 膜材料开发，如燃料电池多功能催化剂，用于乙醇脱水的高性能NaA沸石膜，非水氧化还原液流电池的高选择性阴离子交换膜，二氧化碳光催化转化为燃料的新型高分子电解质膜，太阳燃料发电装置的改进膜，燃料电池氢气压缩机的新型膜；

　　◎ 先进化石能源技术研究，如熔融电解质分离烟气中二氧化碳的固相载体，高效燃烧后碳捕集系统，改进反应器和催化剂将轻质烷烃转化为烯烃和液体燃料，二氧化碳利用的等离子体辅助催化技术，用于碳酸二甲酯直接合成的无机膜高效催化转化和产物分离工艺，超临界二氧化碳燃烧的数值模型开发；

　　◎ 通过机器学习低频信号增强全波形反演；基于中子散射的材料研究仪器和工具，如复杂径向准直器的直接制造，中子散射准直器的增材制造，二维高分辨率中子探测器，中子散射无畸变大面积探测器；

　　◎ 基于人工智能的固态量子电路高精度制造技术；

　　◎ 先进材料科学模拟灵敏度、不确定性量化和优化系统；

　　◎ 用于高效空气分离的氧选择性金属有机骨架吸附剂。

　　DOE将资助1840万美元支持生物与环境研究，包括：

　　◎ 大气测量技术，如全息云粒子成像仪，超紧凑型激光云高仪，改进大气观测能力的地基微波辐射计，商用水蒸气感应激光雷达系统，地面水汽大气垂直剖面仪；

　　◎ 生物成像技术，如植物和微生物系统的无损代谢成像，植物-微生物系统中追踪微量元素迁移的动态伽马射线成像技术；

　　◎ 与生物能相关微生物和植物系统结构生物学工具，如紧凑型热中子发生器成像系统，同步加速器晶体鉴定技术；

　　◎ 复杂地下系统的表征和监测技术，如综合环境质量传感系统原型和现场测试，土壤动力学的氧及其同位素毫米级测量技术，基于磁共振成像和地球物理方法的浅层地下水成像技术；

　　◎ 结合大数据的低温电子显微镜多路复用分析。

　　DOE将资助1490万美元支持核物理研究，包括：

　　◎ 加速器技术，如用于加速器束诊断的防辐射高速摄像系统，用于大功率输入耦合器窗口的低射频损耗直流导电陶瓷，超导射频腔冷喷涂技术，超高真空长管（长于100米）原位高密度表面清洁的新方法，超快速高压点火器系统硬件，改进的粒子加速器控件工具包，超快灵敏粒子探测器的增材制造；

　　◎ 核物理电子设计与制造，如低成本、低功耗、高性能、电子处理微芯片，使用热电模块对探测器电子设备进行低成本、高效冷却；核物理仪器、检测系统和技术，如重离子加速器中的长期辐射加固旋转真空和水封，高性能闪烁体和光束监测系统，用于高能粒子检测的高透明气凝胶（折射率<1.01）；

　　◎ 基于放射性同位素的分离技术。

　　3月上旬，DOE公布了SBIR/STTR计划2020财年第二阶段第二批资助招标公告，重点关注九大主题领域：

　　◎ 网络安全、能源安全和应急响应；

　　◎ 国防核不扩散；

　　◎ 电力；

　　◎ 环境管理；

　　◎ 能效和可再生能源；

　　◎ 化石能源；

　　◎ 聚变能；

　　◎ 高能物理；

　　◎ 核能。

　　资助期限为两年。

　　本次招标主题的详情如下：

　　该领域将重点关注如下主题：

　　①能源系统网络安全，包括应急行动中的网络安全，电力系统设置安全；

　　②先进电网技术，包括快速损害评估和信息共享以恢复电力供应，智能电网通信与应用架构的融合。

　　该领域将重点关注如下主题：

　　①先进微量分析方法，包括光学显微镜分析成像平台，分散样品的颗粒处理和去除；

　　②远程检测技术，包括新型高光谱成像传感器，小型传感器，改进的技术和方法以从远程图像和其他光学数据中过滤和去除植被，将植物用作核设施排放的原位指示剂；

　　③替代辐射源技术，包括紧凑型回旋加速器，工业射线照相的非放射性同位素技术，用于昆虫不育的非放射性同位素辐照技术，医用线性加速器；

　　④遥感技术，包括组合不同传感器系统图像的高效算法，高时间分辨率光子计数成像仪，用于远程读取的无源光学和雷达标签材料；

　　⑤促进核爆炸监测的技术，包括地面放射性核素气溶胶收集技术的改进和商业化，高可靠性全空气压缩机，先进主动地震或次声源。

　　该领域将重点关注如下主题：

　　①先进电网运行技术，包括电网区块链技术，先进继电保护技术和工具；

　　②先进电网储能技术，包括极端天气事件期间和其后电力保障的电池系统，可靠并网储能系统的先进电路结构。

　　该领域将重点关注如下主题：

　　①地下监测新型概念，包括使用远程检查无损评估技术对老化关键基础设施进行泄漏完整性检查。

　　该领域将重点关注如下主题：

　　①先进制造，包括制造网络安全，用于气体分离的原子级精准膜材料开发，开发Covetic纳米碳金属基复合材料用作关键材料和战略材料，电子废物的电化学回收，疏水性基质材料中纤维素纳米材料的表面相容性，材料发现智能系统，原子级精准催化结构和装置；

　　②生物能，包括无细胞生化平台优化生物质碳转化效率，塑料设计和降解，藻类培养器，将纳米纤维素加工成高价值产品，废气生产生物燃料和生物产品前驱体，生物质转化系统固体处理的设计与制造，使用亚临界和超临界流体液化湿有机废物，利用二氧化碳和甲烷生产生物燃料和生物产品前驱体；

　　③建筑，包括下一代住宅空气处理器，固态照明新型材料和工艺，建筑能耗模型，建筑技术项目的数据融合，改进窗户成本和性能，改进节能建筑的室内空气质量和舒适性；

　　④燃料电池，包括燃料电池膜和离聚物，高压、低温充气喷嘴，低成本有源薄膜氢传感器，燃料电池汽车车用储氢复合压力容器结构监测传感器，氢转化为液态烃燃料的创新概念，紧急加氢机；

　　⑤地热能，包括改进地热钻探井下遥测技术，实现增强型地热系统商业部署的创新；

　　⑥太阳能，包括光伏系统串联电阻实时监控，光伏组件污染光谱沉积检测仪，降低光伏发电成本的储能技术，极端事件恢复的太阳能系统设计和操作，乡村太阳能，并网太阳能的可负担性、可靠性和性能，光热发电高温熔融氯化盐储热，光伏性能和可靠性工具及表征方法，太阳能开发共享工具；

　　⑦车辆，包括电池，电动汽车快充的碳化硅器件，减少内燃机热损失和摩擦损失，燃料和发动机的协同优化，提高汽车铸件性能并减轻重量，低成本、轻量和高性能纤维增强复合材料，大范围高增压涡轮增压系统，实时可控的可变压缩比或可变冲程内燃机，减少汽车排放控制系统中的铂族金属；

　　⑧水，包括利用海洋水动力和抽水蓄能电站微电网提高偏远社区的抗灾能力，海洋储能系统，利用海洋能和水动能进行抽水和压缩，利用海洋能从海洋中提取高价值关键矿物；创新超低水头和溪流用水力发电机；

　　⑨风能，包括协调和安全的分布式风能系统控制和通信技术，海上风电远程诊断技术，风力涡轮机叶片回收；

　　⑩交叉领域，包括创新太阳能模块制造工艺和技术，地热脱盐和关键材料回收系统，用于氢气杂质检测和去除的先进材料，改进地热热泵地面循环成本和性能。

　　该领域将重点关注如下主题：

　　①洁净煤，包括火电厂高性能结构合金长期蠕变行为改进模型，燃气轮机组件的增材制造，超临界CO₂发电循环中压缩机性能预测计算工具；

　　②碳管理，包括大量地下监测数据的处理和缩小，深层地下监测的遥测系统，深层地下储层监测纳米传感器，CO₂利用和再利用的等离子技术，CO₂转化为燃料；

　　③稀土元素和关键材料，包括稀土金属的生产；

　　④石油和天然气，包括天然气的捕集和转化以减少火炬气，改进水力压裂诊断；

　　⑤传感器和控制，包括先进水力压裂诊断，基于区块链的能源系统先进概念；

　　⑥先进化石能源分离和分析研究，包括喷动床热脱附。

　　该领域将重点关注如下主题：

　　①先进聚变能技术及材料，包括面向等离子体组件，包层及安全技术，超导磁体和材料，结构材料和涂层；

　　②聚变科学及技术，包括诊断技术，聚变等离子体加热及燃料组件，磁约束等离子体仿真及数据分析工具，聚变科学验证平台的组件和建模支持；

　　③高能量密度等离子体和惯性聚变能，包括驱动技术，超快速诊断，高强度短脉冲激光技术；

　　④低温等离子体，包括等离子体纳米技术，低温等离子体化学；

　　该领域将重点关注如下主题：

　　①粒子加速器先进概念及技术，包括用于增材制造的金属粉末开发，改进加速器建模和控制系统软件，高梯度加速器研发，大电流阴极，靶材高发射率涂层，用于高动态孔径格的非线性磁体，高强度强子同步加速器新型束光学概念，粒子束源（电子和离子）；

　　②射频加速器技术，包括加速器低成本射频电源，高效高平均功率射频源，硬铜和硬铜合金低温粘结技术；

　　③加速器激光技术研发，包括降低超快光纤激光器组件的成本，多光纤激光器载波包络相位新型可扩展技术，陶瓷基光学材料，孔径可扩展的高性能衍射光栅，基于计算机建模的超快光学大功率涂层开发，大功率超快激光器的高效空间模式整形和控制；

　　④粒子加速器超导技术，包括磁体用高场超导电线电缆技术，超导磁体技术，超导射频腔，低温制冷系统；

　　⑤用于数据采集和处理的高速电子仪器，包括高能对撞机探测器用防辐射互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器，高能对撞机颗粒探测器基板，CMOS传感器和电荷耦合器件（CCD）传感器的后处理技术，高能物理暗物质探测器专用晶片和厚度传感器，高密度芯片互连技术，高能对撞机探测器防辐射高带宽数据传输，针对高能对撞机探测器的定制实时大规模并行触发处理器，宇宙微波背景检测器频率复用数据采集系统，皮秒计时电子工具，高能碰撞检测器专用集成电路；

　　⑥高能物理探测器及仪器，包括低成本高性能可见光/紫外线光子探测器，大型低温探测器，低温Bolometer阵列技术，超低质量、高速率带电粒子跟踪，闪烁探测器材料和波长转换器，超低本底探测器和材料，高纯度6英寸锗单晶晶片，先进复合材料，增材制造；

　　⑦量子信息科学支持技术，包括量子信息系统最佳超导射频（SRF）腔开发，量子信息系统可扩展三维超导射频结构制造技术优化，量子信息系统低温技术，量子信息光-微波转换的光电探测器。

　　该领域将重点关注如下主题：

　　①先进核能技术，包括先进传感器和仪器，反应堆燃料的先进制造和表征技术，燃料循环的材料保护核算和控制，先进建模与仿真，核电厂现代化，材料研发，核电能量转换系统组件开发，核电站超临界CO₂循环涡轮机和热交换器，先进制造，网络安全技术；

　　②先进核废料技术，包括乏燃料和废料的处置、存储、运输，罐体修复和缓解技术，氯诱导应力腐蚀开裂。