2024年12月，美国能源部（DOE）宣布多项资助，合计投入42.1亿美元支持发展清洁能源及其供应链技术，推进碳捕集、利用与封存（CCUS）商业化和减少油气行业甲烷排放，并开发创新交通技术。

一、可再生能源

1、海上风电。12月16日，DOE发布意向通知，计划投入625万美元推进下一代海上风电技术的建模和分析[1]，重点关注两个主题领域：高雷诺数翼型风机叶片的空气动力学验证数据集，支持设计并开展实验以收集和传播大型风力涡轮机叶片形状在特定条件范围内的高质量性能数据；风机叶片非运行状态下的气动特性，支持开展实验以表征风力涡轮机叶片的空气动力学行为，生成公开可用的验证质量数据集，以改进或开发风机叶片在空转、停放或极端天气下的行为预测模型。

2、风力发电设备。12月11日，DOE宣布投入2000万美元，支持改进风力发电设备的回收利用技术，尤其是纤维增强复合材料、稀土元素磁铁等难回收材料，以增强风电技术的可持续性和供应链安全。此次资助3个主题领域[2]：实现可持续的风力涡轮机部件，将支持开发可持续和可回收风力涡轮机组件设计和材料，并加速其商业化；实现风力涡轮机材料回收和再利用工艺，将支持可用于商业规模的风机材料回收和再利用创新工艺的示范和商业化；回收和可回收材料鉴定，支持由国家实验室、大学、研究机构或标准组织牵头的合作伙伴关系，制定风能技术相关新型再生材料的资格鉴定和认证标准及方法，符合行业对二级市场采用再生材料的要求。

3、低碳能源作物生产。12月10日，DOE生物能技术办公室（BETO）宣布投入5200万美元支持6个项目^[3]，推动低碳能源作物生产以发展生物经济。资助项目主要包括：评估半连续培养和两阶段培养2种藻类培养方法，目的是开发“数字孪生”以指导藻类生产；示范、量化和优化微藻培养，以生产可持续航空燃料、生物塑料和ω-3脂肪酸；支持进行田地评估、生态系统建模以及生命周期和技术经济分析，以确定特定地区和物种的碳强度；支持建立间作系统，在夏季一年生谷物和大豆之间种植一种两年三熟的亚麻荠或荠菜油籽作为可收获的冬季作物；开展小麦-亚麻荠系统的种植研究，并将其与小麦休耕常规耕作进行比较，以生产可持续航空燃料；通过技术创新降低柳树作物的生产成本和碳排放，包括无人机精准管理、新型种植系统、改良基因和开发原型收割机。

二、核能

1、高丰度低浓铀。12月18日，DOE宣布投入8000万美元，支持发展高丰度低浓铀（HALEU）生产工艺[4]，以构建安全、高效的核燃料供应链。美国开发的许多先进反应堆需要利用HALEU实现更小型设计、更长寿命和更高效率，目前尚未实现HALEU的本土商业化生产。此次资助旨在改进HALEU生产工艺以降低风险、提高产量和降低成本，重点关注：工程规模或试点规模示范项目，将支持开发人员收集流程和性能数据，以推进在近期实现商业化；实验室规模的应用技术研发，重点进行工艺验证和表征。

2、废核燃料回收。12月20日，DOE宣布投入1000万美元，推进废核燃料回收技术研发活动[5]。此次资助旨在实现如下目标：推进低成本技术和工艺，包括深度评估和创新策略，降低整体技术复杂性；回收过程中不产生分离钚流的工艺流程和技术；提高关键工艺的技术成熟度水平（TRL），以实现低TRL工艺的集成工程规模示范，降低集成循环过程的设计和操作风险；简化回收工艺和废气管理；开发集成工艺，使材料能够在工艺操作之间定量转移，并减少核废料的最终处置量；通过设计方法纳入安全和保障措施。

三、储能。12月19日，DOE宣布投入2500万美元支持11个项目[6]，改进材料、工艺、机器和设备以发展下一代电池制造能力。

1、下一代电池制造平台。包括3个主题：①用于低成本、大规模、可持续、商业化制造钠离子电池的先进工艺或高性能加工设备，支持3个项目：钠离子电池新型无溶剂电极涂层工艺；开发连续水热合成工艺，利用各种原料在相对较低的温度下快速碳化和冷凝以生产高性能硬碳；利用环保的中试规模磷酸铁锂生产工艺，生产用于长寿命钠离子电池的低成本、高性能磷酸铁钠（NaFePO₄）正极材料。②液流电池膜及系统的设计和制造，支持3个项目：开发创新水系有机氧化还原液流电池技术，将用于石油和燃料存储的大型储罐用于该电池系统以显著降低成本；建立可扩展、经济高效的技术平台，开发用于下一代氧化还原液流电池的高性能非全氟磺酸离子交换膜；开发专为氧化还原液流电池膜定制的微孔材料聚合物，以提高离子电导率、选择性和稳定性。③纳米层薄膜的可扩展制造工艺和设备，支持2个项目：将原子层沉积工艺从实验室研究扩展至规模制造，助力固态电池和离子电容器实现商业应用；开发一种干式静电喷涂工艺和原型机，用于制造大面积厚度均匀的多层介电电容器和可充电电池电极。

2、电池智能制造平台。旨在开发广泛适用的智能制造平台，以改进各种电池技术的生产，共支持3个项目：开发制造规模的智能数字平台，建立在线生产决策模型，利用在线数据和机器学习实现现场质量控制；集成新型非侵入式传感器和数字工具实现整体智能制造，涵盖电池/电池组组装、工厂车间优化、工艺流程简化等全制造过程；开发电池检测平台，通过实时高分辨率电池形态监测和控制实现电池智能制造，支持预测分析并可集成至现有工厂。

四、关键原材料供应链。12月10日，DOE宣布投入1700万美元[7]，支持14个关键材料创新项目以确保美国能源安全。资助项目主要包括：开发适用于电解槽低电阻薄质子交换膜的催化剂，该膜的铂和铱含量比最先进膜少72%、氟含量少92%；利用激光驱动化学气相沉积技术，开发生产高纯度环保碳化硅原料的新方法，用于制造高功率半导体芯片；开发经济高效且可持续的固相萃取方法，用于从电子垃圾中回收稀土元素；开发和制造使用锰铋基聚合物粘结永磁体技术的电机原型，用于通用和牵引应用；对在关键材料创新中心开发的钕铁硼磁体技术进行原型设计和规模化生产；扩大使用烧结助剂生产钕铁硼磁体的工艺规模，该磁体使用铈和镧部分替代钕和镨，以减少永磁体中关键稀土元素的使用；开发高效、经济、高产且环境友好的集成工艺，从废物流和采矿尾矿中分离和回收高纯度稀土元素；开发先进水回收系统，以提高直接提锂系统的运营效率、降低能耗并最大程度地减少环境影响。

五、温室气体减排

1、CCUS技术。12月17日，DOE清洁能源示范办公室（OCED）宣布投入13亿美元开发变革性CCUS技术^[8]，部署大型试点项目以推进其商业化。资助主题包括：①投入7.5亿美元支持在1座燃煤电厂和最多2座工业设施中建立商业规模碳捕集示范项目，并与碳运输和封存基础设施相结合，以提高技术成熟度，降低成本和性能的不确定性，并提高该技术在其他设施中部署的潜力；②投入4.5亿美元支持大型碳捕集试点项目，以示范变革性碳捕集技术，提高捕集效率、降低成本并改善环境性能；③投入1亿美元支持规划和设计碳运输和封存基础设施，为附近的碳捕集项目提供支持，示范如何将不同碳捕集项目与共享基础设施相结合，以降低CCUS成本并增强其适用性。

2、直接空气碳捕集（DAC）。12月19日，OCED宣布投入18亿美元，支持设计、建造和运营中、大型商业规模DAC设施，以发展区域DAC中心。重点关注3个主题：①基础设施接入平台。资助1~3个基础设施接入或托管平台，为DAC开发商提供场所建造和运营设施，可使用清洁能源并共享碳封存或利用设施。每个项目最高资助金额为2.5亿美元。②中型商业DAC设施。资助4~8个中型商业DAC设施，碳捕集能力在2000~25000吨/年。每个项目最高资助金额为5000万美元。③大型商业DAC设施。资助2~6个大型商业DAC设施，最低捕集能力为25000吨/年。每个项目最高资助金额为6亿美元。

3、减少甲烷排放。12月20日，DOE和美国国家环境保护局（EPA）宣布为43个项目资助8.5亿美元，减少石油和天然气行业的甲烷排放^[9]。项目主要聚焦3个主题领域：①减少现有油井和基础设施的甲烷排放，支持3个项目：3亿美元，建立针对小型边际常规井运营商的资助计划，通过现场甲烷泄漏评估和减排成本曲线分析确定减排目标的优先顺序，最大限度提高减排行动的成本效益；2.1亿美元，为高优先级排放源部署减排技术，实施为小型运营商设计的最佳实践计划以确定和修复泄漏源；5000万美元，使用卫星、飞机、无人机、卡车、手持设备和信息技术系统等先进技术，识别和解决部落土地上的天然气泄漏问题。②加速部署甲烷减排解决方案，包括3个子主题：发动机和压缩机甲烷减排技术的现场部署，投入5375万美元支持11个项目，包括开发基于等离子体催化的新型废气净化系统，开发和测试利用二氧化硫催化减排甲烷的技术，往复式内燃机甲烷减排技术的现场部署，研发商业可扩展的钯基催化剂，部署和示范先进的压缩机甲烷减排改造技术，部署和测试新型、低成本直线电机甲烷减排压缩机等；天然气燃烧甲烷减排技术的现场部署，投入5329万美元支持10个项目，主要包括示范新型火炬燃烧器和甲烷排放监测技术的结合使用，在油田现场部署利用甲烷生物转化将火炬气制成肥料的技术；在含酸性油气井部署零排放脱硫设备实现油气分离；在油气生产现场利用压缩机和化学反应器合成甲醇；部署利用油井现场燃烧的滞留伴生气生产低碳甲醇的模块化工厂；研制和部署集成红外和视觉成像的燃烧甲烷排放先进监测系统等；油气生产设施甲烷减排技术的现场部署，投入4312万美元支持10个项目，主要包括利用数据采集与监控系统数据改进甲烷排放监测软件，部署和测试多点源捕集、减少甲烷排放的装置；推进新型井场处理技术，示范甲烷排放远程检测系统；部署和示范低产井无电力供应的分布式甲烷减排技术等。③加速部署甲烷监测解决方案，包括2个子主题：改善受影响社区监测数据的获取途径，投入4000万美元支持4个项目，包括部署空气质量监测技术，部署多模式甲烷监测技术并改进排放清单，建立可访问且可操作的甲烷排放数据，监测和模拟油气生产相关社区的甲烷和污染物排放；区域甲烷排放表征，投入9974万美元支持5个项目，包括用变革性近实时测量、高分辨率卫星数据和基于人工智能的数据融合方法示范先进的甲烷排放表征过程，为美国中南部产区开发多尺度甲烷排放测量方法，开发基于测量的区域甲烷排放量估算方法，开发用于盆地区域的多尺度甲烷排放测量方法及测量清单模型；开发通用、准确、透明的多尺度甲烷排放测量方法。

六、创新交通技术。12月20日，DOE宣布投入5170万美元支持19个项目，以开发下一代交通技术[10]。主要资助6个主题领域：①下一代磷酸盐基正极，投入1700万美元支持4个项目，开发磷酸盐基正极高能量密度电池技术，包括：开发磷酸铁锰锂（LMFP）正极活性材料，通过掺杂和碳涂层等方法最大限度提高LMFP电池能量密度、功率和寿命；开发N-甲基吡咯烷酮（NMP）高能量密度混合金属磷酸盐正极活性材料；开发高能量密度磷酸盐基复合正极活性材料。②用于电动汽车的钠离子电池，投入600万美元支持5个项目，包括：开发高容量、长循环的层状氧化物正极；探索掺杂低价掺杂剂开发层状氧化物正极；开发一种自熄灭电解质以延长钠离子电池的循环寿命；开发用于钠离子电池的单晶铁-锰-铜基层状氧化物正极；定制开发液体电解质。③低温室气体排放越野车概念，投入720万美元支持4个项目，开发和示范越野车技术，包括：开发和示范越野车的混合动力模块；开发高效超洁净二甲醚中型越野车发动机；开发低成本、高效率、零全球变暖潜能值（GWP）的动力系统；开发燃烧氢化植物油（HVO）的低碳液体燃料发动机。④通过互连节约能源，投入700万美元支持2个项目，开发和部署车联万物（V2X）技术。包括：在使用燃料电池、电动及内燃机等各种动力系统的中重型卡车中部署蜂窝车联网技术；开发智能生态驾驶连接城市道路高效车联万物平台。⑤国产电工钢，投入560万美元支持2个项目，推进美国本土电工钢生产，包括：扩大橡树岭国家实验室开发的几种新型有前景的高硅电工钢合金的规模，并使用传统铸造和轧制技术进行加工；利用平面流铸法生产电工钢片，还将通过热压缩绝缘薄片来生产高性能铁芯。⑥智能安全电动汽车充电的网络安全，投入850万美元支持2个项目，研发和示范电动汽车及充电基础设施的网络安全技术，包括：开发强大的网络安全解决方案，利用生成式人工智能保护电动汽车充电网络和车联网基础设施/服务免受网络威胁；开发网络安全智能充电管理聚合解决方案，可参与电网服务市场，实现能源市场的广泛接入和参与。             （岳芳 郑颖 刘莉娜 董利苹 杜海霞 秦冰雪）