本概况文件概述了美国能源部先进材料和制造技术办公室 (AMMTO) 跨领域高性能材料研究、开发和演示 (RD&D) 投资机会的建议。该概况由下列人员制定:下一代材料与工艺 (NGMP) 恶劣环境材料技术经理 J. Nick Lalena;爱达荷国家实验室 (INL) 代表 Emmanuel Ohene Opare、Gabriel Oiseomoje Ilevbare 和 Anthony Dale Nickens;国家可再生能源实验室 (NREL) 代表 Kerry Rippy 和 Dennice Roberts;橡树岭国家实验室 (ORNL) 代表 William H. Peter、Amit Shyam、Sebastien N. Dryepondt 和 Yarom Polsky;太平洋西北国家实验室 (PNNL) 代表 David W. Gotthold 和 Isabella Johanna van Rooyen;以及 BGS 顾问 Stewart Wilkins。整个部门和这些国家实验室的成员都为该概况做出了重大贡献。其他贡献者包括 AMMTO 的 Alexander Kirk、Huijuan Dai、Diana Bauer 和 Chris Saldaña;AMMTO 承包商 Matt Roney 和 Dwight Tanner;核能办公室 (NE) 的 Dirk Cairnes Gallimore;汽车技术办公室 (VTO) 的 Jerry Gibbs;风能技术办公室 (WETO) 的 Tyler Christoffel;水力技术办公室 (WPTO) 的 Collin Sheppard 和 Colin Sasthav;地热技术办公室 (GTO) 的 Kevin Jones 和 Douglas Blankenship;太阳能技术办公室 (SETO) 的 Kamala Raghavan 和 Matthew Bauer;氢能和燃料电池技术办公室 (HFTO) 的 Nikkia McDonald;阿贡国家实验室 (ANL) 的 Aaron Grecco;以及国家可再生能源实验室 (NREL) 的 Shawan Sheng 和 Jonathan Keller。学术和工业界的贡献者包括博伊西州立大学的 David Estrada;科罗拉多矿业学院的 Zhenzhen Yu;西北大学的 Scott Barnett;德克萨斯 A&M 大学的 Don Lipkin;加州大学洛杉矶分校/高级研究计划署 E 项目的 Laurent Pilon;匹兹堡大学的 Albert To;田纳西大学诺克斯维尔分校的 Steven John Zinkle;弗吉尼亚大学的 Elizabeth Opila;西弗吉尼亚大学的 Shanshan Hu;阿勒格尼技术公司的 Merritt Osborne;Bayside Materials Technology 的 Doug Freitag;BWX Technologies, Inc 的 Scott Shargots 和 Joe Miller;Ceramic Tubular Products LLC 的 Jeff Halfinger;Commonwealth Fusion Systems 的 Trevor Clark;挪威船级社的 Chris Taylor;电力研究院的 David W. Gandy、Marc Albert 和 John Shingledecker;Equinor 的 Rune Godoy;Fluor 的 Gary Cannell;Free Form Fibers 的 Jeff Vervlied;通用原子公司的 Hesham Khalifa 和 Ron S. Fabibish;通用电气的 Lillie Ghobrial、Jason Mortzheim、Patrick Shower、Akane Suzuki、Shenyan Huang 和 Jason Mortzheim;哈里伯顿的 Kyris Apapiou 和 Thomas Pislak;Hatch 的 Gino de Villa;肯纳金属公司的 Paul Prichard。;林肯电气公司的 Badri Narayanan;金属粉末工业联合会的 James Adams 和 Bill Edwards;Metal Power Works 的 John Barnes;Pixelligent Technologies LLC 的 Robert J. Wiacek;雷神技术公司的 Alison Gotkin 和 Prabhjot Singh;Roboze 的 Arash Shadravan;Saferock 的 Torbjorn Vralstad;圣戈班的 John Pietras;斯伦贝谢的 Anatoly Medvedev;西门子公司的 Anand Kulkarni;钢铁贸易公司的 Doug Marmaro;泰纳瑞斯的 Gonzalo Rodriguez Jordan;巴恩斯全球顾问公司的 Kevin Slattery;Timet 的 WIlliam MacDonald;Timken Steel 的 Carly Antonucci;Ultra Safe Nuclear 的 Kurt Terrani;北德克萨斯大学的 Rajarshi Bannerje;以及福伊特水电的 Seth Smith。
管理和预算办公室 (OMB) 已根据 2023 年 12 月 14 日美国与雅卡玛国家邦联部落和族群、乌马蒂拉印第安保留地邦联部落、俄勒冈温泉保留地邦联部落、内兹珀斯部落、俄勒冈州、华盛顿州和国家野生动物联合会签署的谅解备忘录,制定了哥伦比亚河鲑鱼预算交叉表。
关于科学技术政策办公室的科学技术政策办公室(OSTP)是由1976年的《国家科学与技术政策》,《组织和优先权法》建立的,旨在为总统执行办公室内的总统和其他人提供有关经济,工程和技术方面的建议,经济,国家安全,国家安全,国土安全,外汇,外汇,环境,环境,以及其他资源以及其他企业的使用,以及其他局限度的局限。OSTP领导机构间科学和技术政策协调工作,协助管理和预算办公室对预算的联邦研究和发展进行年度审查和分析,并作为对主要政策,计划和联邦政府计划的科学和技术分析的来源,并为总统提供了对总统的判断。更多信息可在www.whitehouse.gov/ostp上获得。
关键跨越工作的主要重点是针对主要研究,开发和示范创新突破的Energy Earthots Initiative™的发射和执行,我们知道我们必须实现的目标,以解决气候危机并到达2050年到2050年到达净零碳经济。Energy Earthots™倡议是在甲板上的全力呼吁,要求我们清洁能源经济的创新,协作和加速,通过应对以大规模展示和部署新出现的清洁能源技术的剩余最艰难的障碍。使用每个Energy Earthshot™,该部门设定了艰巨但可实现的成本或绩效目标,以在十年的时间范围内改变这些技术 - 较低的成本,提高绩效,创造新的就业机会并清理清洁能源目标。
概述 能源至关重要,我们作为一个民族和一个国家的未来取决于我们在向清洁能源转型中的领导地位。这种领导地位取决于赢得研究、创新和教育竞赛,以改变能源部门并确保我们的能源劳动力的全球竞争力。 NSF 将通过投资基础研究来推动清洁能源的未来,以改变能源系统并发展新能源产业;创新和转化以将发现推向市场和社会;以及教育和劳动力发展,重点是为未来的能源工作做准备。清洁能源投资与 NSF 投资相辅相成,以促进对气候变化的理解、适应和缓解。美国的能源生产和使用持续增长,支持我们的住宅、商业和工业部门。氢能、聚变和可再生能源(如太阳能、风能、地热能、水力发电、潮汐能和生物质能)的使用得益于新发现、新技术以及将这些发现和技术转化为实际解决方案(例如,燃料电池等能源转换技术,以及智能电网等能源分配技术)。随着工业和家庭向清洁能源解决方案过渡,能源效率和能源使用管理工具的提高将为美国经济提供支持,同时支持与计算和通信系统相关的能源需求的增加。清洁能源和能源效率技术的化学品和材料设计和生产方面的进步,以及化学工业和运输部门的电气化,对于向碳中和世界过渡至关重要,可以减少能源系统对全球气候的影响。等离子体科学、热电、催化和半导体方面的进步为能源系统转型提供了新的机会。将生物技术和生物启发系统的进步融入能源研究将推动创造新产业的发现和应用。利用人工智能和能源系统的优化将塑造未来的能源部门。下一代计算系统设计方面的进步将使新方法不仅能够大幅提高能源效率,而且还能将清洁能源技术融入整个能源系统。
关键交叉工作的一个主要重点是启动和执行“能源地球计划”,该计划的目标是实现重大研发创新突破,我们知道必须实现这些突破才能解决气候危机并在 2050 年前实现净零碳经济。能源地球计划倡议是一项全员参与的号召,呼吁创新、协作和加速我们的清洁能源经济,通过解决剩余最棘手的障碍来大规模展示和部署新兴清洁能源技术。在每次能源地球计划中,能源部都会设定严格但可实现的成本或绩效目标,以在未来 10 年内改造这些技术——降低成本、提高性能、创造新的就业机会,并为我们的清洁能源目标扫清道路。2021 年,美国能源部启动了三项能源地球计划:氢气计划、长时储存计划和碳负计划。2022 财年,美国能源部正在确定其他候选 Energy Earthshot 概念的范围,2023 财年,美国能源部正在通过
关键交叉工作的一个主要重点是启动和执行“能源地球计划”,该计划的目标是实现重大研发创新突破,我们知道必须实现这些突破才能解决气候危机并在 2050 年前实现净零碳经济。能源地球计划倡议是一项全员参与的号召,呼吁创新、协作和加速我们的清洁能源经济,通过解决剩余最棘手的障碍来大规模展示和部署新兴清洁能源技术。在每次能源地球计划中,能源部都会设定严格但可实现的成本或绩效目标,以在未来 10 年内改造这些技术——降低成本、提高性能、创造新的就业机会,并为我们的清洁能源目标扫清道路。2021 年,美国能源部启动了三项能源地球计划:氢气计划、长时储存计划和碳负计划。2022 财年,美国能源部正在确定其他候选 Energy Earthshot 概念的范围,2023 财年,美国能源部正在通过
•高级超敏化(AUSC)组件测试联盟:FE支持AUSC组件测试联盟,这是DOE,俄亥俄州煤炭开发办公室和行业合作伙伴的15年努力。该财团正在努力开发用于AUSC燃煤电厂的锅炉和蒸汽轮机的材料。材料的开发,包括重大的制造试验,重点是基于镍的合金,用于与760°C蒸汽循环条件一致的温度。•极端机构项目:该项目通过利用DOE国家实验室内的无与伦比的计算和实验材料科学专业知识和能力来解决建筑挑战的材料,成为一支旨在改善热能合金并改善现有和未来的化石能源能力的综合材料的综合团队。fe和Netl领导着合作伙伴实验室的财团。有关更多信息,请单击此处或访问edx.netl.doe.gov/extrememat/。•跨口衣材料研发:该计划还参与了与DOE和英国商业,能源和工业策略在化石能源技术方面的多年合作,并非常重视材料。合作伙伴关系的目的是共享和发展高温化石能源电厂应用的高温材料的知识和专业知识。有关更多信息,请单击此处或访问possil.energy.gov/usuk/。•材料的高性能计算(HPC4MTLS)程序:HPC4MTLS程序是DOE能源创新计划高性能计算的一部分。HPC4MTL通过使能源技术的访问能够获得DOE实验室的计算能力和专业知识,从而加快了行业发现,设计和开发能源技术中的材料。有关更多信息,请单击此处或访问hpc4mtls.llnl.gov/。•Supergitical Co 2飞行员合金项目:该飞行员项目证明了镍超合金(Inconel 740和Haynes H282)的易用性,可施加性,
STEP SCO 2电源周期横切团队旨在设计,构建和操作10 MWE间接加热的SCO 2飞行员工厂,以展示组件性能,循环可操作性和朝着较低的电力成本(COE)的进步。同时,其他四个FE计划的工作人员(先进的涡轮机,变革性的发电,跨越技术研究和步骤)正在协调开发SCO 2电力周期基础计划的努力。该程序将使开发更清洁且具有更便宜的COE的FE Power System