美国能源部密集资助清洁能源技术研究
美国能源部（DOE）7月份相继公布多项清洁能源研究项目资助公告，涉及先进藻类生物燃料、固体氧化物燃料电池和先进气化技术研究。
7月9日，DOE宣布资助1800万美元用于6个项目开展藻类生物燃料与生物基产品研究（表1）[1]，旨在到2019年之前将藻类生物燃料价格降至每加仑汽油当量（gge）5美元以下，长远目标是实现到2030年价格降至每加仑汽油当量3美元。
表1 DOE资助的藻类生物燃料与生物基产品研究项目
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牵头机构 |
研究内容 |
经费/百万美元 |
| 科罗拉多州矿业学院 | 最大限度回收与再利用二氧化碳、营养物质和水以及生物质热电联产，增强藻类生物燃料的可持续发展特性。 |
9.0 |
| 杜克大学海洋藻类产业化联盟 | 研究生产蛋白质为基础的人类和家禽营养产品，以及加氢藻油提取。 |
5.2 |
| 环球藻类创新公司 | 部署一个创新系统吸收邻近电厂烟气中的二氧化碳，以增加藻类生物质产量收益。 |
1.0 |
| 亚利桑那州立大学 | 开展大气二氧化碳捕集、浓缩与输送，以提高生物质生产力。 |
1.0 |
| 加利福尼亚大学圣地亚哥分校 | 开发一个自动化的早期检测系统，以识别和表征藻类培养池受侵染或感染情况，以确保作物健康。 |
0.76 |
| 劳伦斯利弗莫尔国家实验室 | 培育“益生菌”细菌对抗藻类培养池外来物种侵扰，增强生态系统功能和灵活性以保护藻类作物。 |
1.0 |
7月13日，DOE宣布将在“固体氧化物燃料电池（SOFC）计划”框架下投入2000万美元（加上承担机构的匹配总投入超过2900万美元）资助16个研究项目（表2）[2]，主要涉及两个研究主题：设计、构建和现场测试一个SOFC原型系统；提高SOFC单电池和堆栈技术可靠性、鲁棒性和持久性的创新研究。
表2 DOE资助的固体氧化物燃料电池研究项目
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承担机构 |
研究内容 |
经费/百万美元 |
| 燃料电池能源公司 |
设计、制造和测试一个400 kW热自维持常压SOFC原型系统，目标是实现天然气分布式SOFC发电系统的商业部署，最终在配备有碳捕集的高效大规模集中式燃煤发电系统中部署SOFC技术。 |
~10.92（DOE出资55%） |
| LG燃料电池系统公司 |
开发旨在提高堆栈可靠性、耐久性和成本效益的MW级SOFC发电系统的先进材料和制造工艺，显著降低SOFC子系统组件成本。 |
~3.12（DOE出资80%） |
| 南卡罗来纳大学 |
在模拟运行条件下开发加速老化测试方法和调整常用材料的微观结构，以提高SOFC电池的鲁棒性、可靠性和耐久性，建立一个设计耐用、可再生和活性阴极的研发平台。 |
~0.29(DOE出资69%） |
| 田纳西理工大学 |
开发低成本、高烧结性、基于无钴镍铁氧化物尖晶石的电接触材料，用于SOFC阴极侧触头，较现有电极材料性能更优异，并有助于提高SOFC堆栈的可靠性和耐久性 |
~0.26（DOE出资77%） |
| 通用电气全球研发中心 |
开发用于金属支撑SOFC的氧化还原稳定的热喷涂陶瓷阳极，定制热喷涂工艺和工程化粉末微结构来制造高效SOFC，最终制造一个5 kW电池堆，使用天然气燃料测试至少1000小时。 |
~3.31（DOE出资75%） |
| 蒙大拿州立大学 |
通过2°锚固相提高高温阳极性能，开发、表征和改进SOFC电极制备方法，以加强阳极机械支撑结构并促进金属催化剂与离子导电陶瓷支架的结合。 |
~0.25(DOE出资80%） |
| 氧化还原电力系统公司 |
用于分布式发电的高功率、低成本SOFC电池，系统调查SOFC从单电池到电池堆的降解机制并开发相关解决方案，通过详细成本分析及其制造工艺，示范比当前的DOE目标成本低20%。 |
~3.12（DOE出资80%） |
| 燃料电池能源公司 |
开发用于制造SOFCs阳极支撑层的低成本方法，探索可降低壁垒层厚度和减少缺陷的技术，还将开发创新的堆栈技术，以更好地管理热能、减少材料用量、更好地完成堆栈模块封装，并易于安装。 |
~3.12（DOE出资80%） |
| 加州大学圣地亚哥分校 |
评估和示范一种创新、多功能、具有成本竞争力的SOFC堆栈概念，根据所需的微观结构和运行特性评估和选择合适的材料、设计和制造工艺。 |
~3.12（DOE出资80%） |
| 马里兰大学 | 在施加电压/电流并使用真实环境气体污染物的条件下，对SOFC阴极组成和结构进行实时运行评价，以测定其对SOFC阴极氧还原反应的影响。 | ~0.25（DOE出资80%） |
| 佐治亚理工学院 |
开发在实际运行条件下对常见污染物有高耐受性且坚固耐用的阴极材料和结构，利用具有精密设计电极的模型电池来探测并绘制在电极表面不同区域的污染物，以便将随时间变化的阴极结构和成分与电化学性能相关联。 |
~0.25（DOE出资80%） |
| 凯特林大学 |
制造和评估LSCF-CDZ复合阴极，对复合阴极进行表征和电测试以量化SOFC电学性能的改善，提高商用SOFC系统的性能、可靠性、鲁棒性和耐久性。 |
~0.20（DOE出资81%） |
| 阿库门崔克斯公司 |
对超过40000小时不间断运行的燃料电池进行性能和材料退化评估，为改进材料选择和下一代SOFC堆栈设计提供有价值的见解。 |
~0.25（DOE出资80%） |
| 波士顿大学 |
设计一种中温活性并在高燃料利用率时保持高功率密度的SOFC阳极，通过向多孔支架中沉积纳米级镍催化剂颗粒制造具有优化阳极微观结构的燃料电池，以实现50%性能的提升。 |
~0.25(DOE出资80%） |
| 西弗吉尼亚大学 |
对SOFC应用原子层沉积（ALD）和热处理工艺来设计阳极表面的纳米结构，提高50%的功率密度并增强电池的长期耐久性。 |
~0.25（DOE出资79%） |
| 麻省理工学院 |
开发可自清洁的SOFC电极材料，能耐受铬和硅两种最常见阴极杂质，可在杂质堵塞电极活性区域前将其捕获。 |
~0.26(DOE出资78%） |
7月14日，DOE宣布在“气化系统”计划框架下投入750万美元（加上承担机构的匹配总投入近1000万美元）资助7个研究项目（表3）[3]，主要涉及到两个研究主题：煤原位生物气化转化为甲烷；低成本先进空分（air separation）[4] 制氧技术。
表3 DOE资助的先进气化技术项目
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承担机构 |
研究内容 |
经费/百万美元 |
| 蒙大拿州立大学 |
煤基甲烷合成系统的优化、规模化和设计，以为现场示范做准备。开展煤炭原位微生物转化研究，优化煤炭转化为甲烷的生物气化方法，以发展商业规模的有竞争力的煤制气工艺。 |
~0.81(DOE出资80%） |
| 宾夕法尼亚州立大学 |
微生物强化煤制甲烷的规模化研究：优化营养物输送，实现甲烷生产最大化。优化营养物配方，以改善基于微生物的煤制甲烷工艺。还将开发新型水力压裂方法，实现营养物传输和产品回收最大化。 |
~0.70（DOE出资80%） |
| 美国空气化工产品公司 |
开发两相高密度流膨胀机，用于先进低温空分和低品位热量回收。评估一种新型两相高密度流膨胀机（DFE）在低温空分制氧技术上的应用，并开发原型样机，用于进一步评估两相DFE及其技术经济性分析。两相DFE的成功应用预期能改善分离效率，减少低温空气分离的操作成本。 |
~1.10（DOE出资80%） |
| 塞拉曼技术公司 |
气化用低成本制氧组件寿命增长研究。提高空分制氧的陶瓷膜组件使用寿命。将改进的组件材料和设计集成到全规模组件制造工艺中，并将对制造成本的影响最小化。 |
~1.87（DOE出资80%） |
| 俄亥俄州立大学 |
应用于IGCC的煤炭化学链气化次中试单元示范和经济评估。开发化学链气化（CLG）技术，扩大CLG工艺规模，并验证这种技术的经济优势，使开发中试规模的示范单元成为可能。 |
~2.19（DOE出资69%） |
| 美国普莱克斯公司 |
通过中空纤维吸附剂改善空分能源效率。基于快速循环压力吸附（RCPSA）进行近室温空气分离的小型实验，这一空分工艺生产效率比传统PSA工艺高5倍。制造测试用于RCPSA系统提高氧气分离效率的中空纤维基吸附材料，并开发和测试标准组件，以对组件规模化有深入了解。 |
~1.17（DOE出资70%） |
| TDA研究公司 |
气化应用的低成本空分工艺。开发一种新的基于化学吸附的空分技术。利用原型测试系统设计、建造和示范可持续氧气生产，促进中试规模示范。 |
1.60(DOE出资80%） |
（陈伟 张凡 潘璇）