2022年国外零碳能原科支部署及进展.pdf

中 国 科 学 院 文 献 情 报 中 心中 国 科 学 院 文 献 情 报 中 心2022 国外零碳能源科技部署及进展一、美国一、美国.101威斯康星大学麦迪逊分校发现氨转化为氮的新方法.102多份研究报告阐述清洁氢能发展机遇和挑战.103华盛顿大学开发微生物电合成生物燃料新方法.114结合微生物和多相催化将葡萄糖转化为燃料前体.125美国南方公司和泰拉能源公司合作开发熔盐快堆.126美能源部就实现净零目标的先进核燃料项目征求公众意见.137美能源部资助上亿美元支持变革性能源技术研发和部署.138美能源部领导成立定日镜联盟推动行业脱碳.149美国智库ITIF发布2021全球能源创新指数.1410美韩合作开发高能量密度三维弹性固态电解质.1511美国斯坦福大学成功制备长循环寿命金属锂电池.1512美国能源部公布4.2亿美元能源前沿研究中心第六轮资助招标.1613美国能源部支持开发波浪能前沿技术.1614美国研究团队在惯性聚变中首次实现燃烧等离子体状态.1715美国能源部资助下一代低成本清洁制氢技术.1716美国MARVEL微型反应堆项目完成原型建造.1817美国国家科学院研究未来化学工程新方向推进实现碳中和.1918美国能源部设立60亿美元信贷计划支持核能设施延寿.1919美国能源部投入近30亿美元助力建立本土电池供应链.2020美国能源部为新清洁能源技术项目投资1.75亿美元.20目录目录2023 年汇编2022 国外零碳能源科技部署及进展21美国能源部实验室探讨化石能源促进清洁氢能发展的作用.2122深度强化学习算法实现托卡马克等离子体控制和位形优化.2123美国能源部投入1.5亿美元推动清洁能源技术研发.2224美两家能源公司联合开发熔盐快堆原型.2225美国斯坦福大学开发超薄和耐高温固态聚合物电解质.2326美国马里兰大学开发高性能低成本无膜液流电池.2327美欧电池联盟合作加强电池技术供应链.2428美国能源部资助3700万美元开发储能和生物能源技术.2429共价有机框架电解质介导助力开发可折叠固态电池.2530钽/氧化钛纳米添加剂提高燃料电池催化剂耐久性.2631美瑞科研人员联合开发高效低成本镍基燃料电池催化剂.2632新型正极保护材料助力4.8V高压锂离子电池结构稳定.2733美国能源部资助储能、氢能及生物能源技术开发.2734通过氧掺杂开发高性能固态钠电池玻璃电解质.2935美国能源部列出2023财年核能五点关键事项.2936利用顺序分解无烧结合成法制备高性能固态电池.3037全无机钙钛矿太阳能电池创造17.4%转换效率新纪录.3138美国能源部为74个核能项目投资6130万美元.3139美国能源部11.8亿美元支持清洁能源示范.3240美智库发布核能发展研究报告.3341美澳科研机构签署新协议推进清洁能源研发合作.3342爱达荷国家实验室首次示范模拟微型核反应堆数字孪生技术.3443美国能源部多项资助支持清洁能源技术开发.3444美桑迪亚国家实验室开发不依赖稀土磁体的新型风力涡轮机.372022 国外零碳能源科技部署及进展45美开展结构材料计算研究助推先进熔盐反应堆建设.3746美国爱达荷国家实验室开发超快电动汽车充电技术.3847X-energy完成高温气体反应堆开发项目.3848美国NREL与丰田汽车合作推进兆瓦级氢燃料电池发电系统.3949美韩企业扩大在微型反应堆研发与建设方面的合作.3950美国能源部多项资助支持清洁能源技术研发.4051美国NREL分析到2035年实现零碳电力的机遇和挑战.4352桑迪亚国家实验室利用布雷顿循环技术向电网供电.4453美研究报告显示退役燃煤电站改造核电站有助于碳中和.4454美国能源部部署三大领域攻关计划.4555美国能源部资助多项清洁能源及节能技术.4656西屋电气与安萨尔多能源合作开发下一代核电站.5057双盐电解质体系与热调控协同策略实现锂电池稳定快充.5058全球最大熔盐测试设施完成建设.5159美国政府资助28亿美元增强本土电动汽车制造能力.5160新型非铱基催化剂实现电解制氢稳定运行超1000小时.5261美国能源部投入3.24亿美元支持清洁能源技术开发.5262美国能源部投入5.2亿美元支持清洁能源技术.5563美英加强能源安全合作伙伴关系.5764环保低成本天然磁黄铁矿有望直接用作电池储能材料.5765调节表面电势实现全钙钛矿叠层电池创纪录开路电压.5866发光二极管驱动下过渡金属光催化剂高效分解氨制氢.5867美阿贡国家实验室研究太阳能部署对土壤生态系统的影响.5968美国能源部国家点火装置首次实验验证聚变能量增益.592022 国外零碳能源科技部署及进展二、英国二、英国.611英国政府将每年投资2000万英镑用于潮汐能项目.612英国为生物质原料创新计划提供第二阶段资金.613英国政府拨款500万英镑启动生物质制氢计划.624英意澳研究人员首次成功证明量子电池力学原理.625英国政府投资6000万英镑开发海上风电项目.636英国拨款1亿英镑支持新建核电站项目.637英核能技术公司获新融资加速聚变能发电技术开发.648英国资助新型长时储能技术.649英国意大利合作开发小型铅冷快堆.6510英国研究与创新署支持低碳能源技术研发.6511英国发布战略创新基金（SIF）下一轮资助领域.6712碘氧化铋-钒酸铋串联器件实现长时间太阳能光电解制氢.6713BP发布世界能源统计年鉴2022.6814英国支持先进核能技术研发.6815功能化离子选择聚合物膜实现长寿命液流电池.6916英国国家核实验室与大学合作推进核能研究.7017利用电解质薄膜涂层策略有效促进固体锂金属电池稳定循环.7018英国投入3700万英镑支持生物质能技术创新.7119钙钛矿BiVO4柔性人工树叶器件制备太阳能燃料.7120英国投入330万英镑支持下一代核技术.7221英、加两国开展合作推进聚变能源商业化.7222英国企业计划开发新型球形托卡马克原型装置.7323英国成功建成并网欧洲最大的储能系统.742022 国外零碳能源科技部署及进展三、德国三、德国.751德国开发新工艺实现100%回收硅生产PERC太阳能电池.752德国莱布尼茨大学利用钨基硫主体材料制备高性能钠硫电池.753德科学家首次对不同电解质的袋式锂硫电池进行多模态分析.764一锅级联催化反应实现合成气高效制高级醇.765法兰克福歌德大学开发出可存储和释放氢气的双向生物电池.776利用可扩展模块实现19.1%的大面积全钙钛矿叠层光伏组件.777德国计划投资1775亿欧元支持气候行动和能源转型.788杜伊斯堡-埃森大学研究人员探索用铁来储存氢气.789金属有机框架助力无负极钠金属电池循环效率超99%.7910德国和荷兰共同资助绿氢和绿色化学品技术.7911德国企业计划在哈萨克斯坦建造全球最大绿氢制造厂.8012德国投资5.5亿欧元建立氢能特别基金.80四、欧洲其他国家四、欧洲其他国家.821欧盟发布2021年全球能源和气候展望报告.822欧盟发布氢能战略研究与创新议程.823欧盟委员会提供52亿欧元资助氢项目.834欧盟发布欧洲能源联盟进展评估报告.845法国投资8000万欧元支持绿氢项目PEPR-H2）研发.856法国投资10亿欧元开发核能领域颠覆性技术.857瑞士新工艺大面积钙钛矿太阳电池效率创造新纪录.868瑞士信贷提出可再生能源技术创新的关键方向.869瑞士苏黎世大学利用氨水刻蚀实现高效光电解水制氢.8710瑞士钙钛矿/硅叠层太阳能电池认证效率达到31.25%新纪录.872022 国外零碳能源科技部署及进展11瑞士铜锡电催化剂实现近20%光催化CO2还原转换效率纪录.8812西班牙高等科研理事会利用新型光子催化剂实现高效制氢.8813西班牙巴斯克大学开发4V级高性能锂金属电池.8914西班牙协同化学工艺助力锡基钙钛矿太阳能电池稳定性创纪录.8915瑞典能源局为建设铅冷小型模块化反应堆原型提供资助.9016荷兰薄膜硅太阳能电池光吸收率创造65%新纪录.9017意大利激光优化工艺助力大面积钙钛矿太阳能电池刷新效率纪录.9118意大利建造全球首个CO2电池储能工厂.9119挪威船级社预测2050年氢能在全球能源中的占比仅为5%.92五、加拿大五、加拿大.931加拿大研究报告显示核能大规模存储有助于实现净零目标.932加拿大支持小型模块化反应堆技术发展.933加智库研究指出小型模块化反应堆对碳中和的重要作用.94六、日本六、日本.951日本NEDO发布2022年度“能源与环境新技术引领研究计划”.952日本NEDO资助下一代太阳电池技术开发.953日本科学家开发出高能量密度锂空气电池.964智慧能源电网架构模型标准化国际指南发布.965新型催化体系助力CO2和废弃太阳能电池板双循环.976日本NEDO支持开发电网稳定性和分布式能源控制技术.977首次使用脉冲中子束实现车载燃料电池内部水行为可视化.988东京大学实现光催化全分解水制氢表观量子效率新突破.989日本智库展望2023年能源、环境与经济发展趋势.99七、澳七、澳大利亚大利亚.1002022 国外零碳能源科技部署及进展1澳大利亚最大的可再生能源微电网多能互补系统实现并网.1002澳德启动氢能创新技术孵化器支持发展氢供应链.1003澳大利亚将于2023年开始绿氢商业生产.1014澳大利亚将于2022年启动建设南半球最大的风电场.1015澳大利亚投资1亿澳元开发70兆瓦及以上大型电池储能项目.1016澳大利亚资助开发超低成本太阳能光伏技术.1027澳大利亚拨款近1.3亿澳元启动未来燃料计划.1028澳大利亚启动德澳氢能联合资助项目首轮招标.1039澳大利亚CSIRO发布电力系统转型研究路线图.10310澳大利亚政府投资4500万澳元扩建先进光伏中心.10411全氟聚醚基电解质制备超稳定全固态钠金属电池.10512澳迪肯大学开发碳氢化合物气体高效存储和节能分离技术.10513澳大利亚可再生能源署投资1600万澳元加速生物能源研究.10614澳大利亚可再生能源署斥资5560万澳元发展清洁能源技术.106八、韩国八、韩国.1081韩国蔚山国立科学技术研究院提出电池硅负极成核新机制.1082新型双层隔膜制备高效率钙钛矿太阳能电池.1083韩国能源研究所开发三维多孔碳载体制备无负极钠金属电池.1094韩国启动氢燃料电池发电系统示范项目.1095超强导电海藻酸钠水凝胶助力高性能超级电容器.1106聚丙烯酰胺水凝胶助力高效稳定太阳能光电解制氢.1107韩国企业联合设立5000亿韩元氢能基金.1118利用乙醇基绿色溶剂合成-甲脒三碘化铅钙钛矿薄膜.1119 钙钛矿基光电阴极和生物质耦合太阳能制氢光电流密度创纪录.1122022 国外零碳能源科技部署及进展10多国共同研讨新一代燃料电池国际标准化战略.112九、俄罗斯九、俄罗斯.1141俄罗斯将于2036年前投入运行首座制氢核电站.1142俄罗斯向清洁能源项目投资近千亿卢布.114十、沙特阿拉伯十、沙特阿拉伯.1161科学家成功开发商用级别耐湿热钙钛矿太阳能电池.1162界面优化实现钙钛矿-硅叠层太阳能电池认证效率突破29.3%.116十一、新加坡十一、新加坡.1181利用新型共价有机框架制备高性能锂硫电池.1182新加坡国立大学开发近中性条件下最高功率密度全有机液流电池.1183新加坡科研人员发现光催化高效电解水制氢技术.119十二、国际组织零碳能源科技部署及进展十二、国际组织零碳能源科技部署及进展.1201世界能源理事会发布低碳氢能区域发展报告.1202国际能源署分析成员国能源技术研发与示范公共经费投入.1203国际能源署生物质能执行委员会发布2021年成员国报告.1214欧洲原子能论坛报告强调核能在欧盟低碳能源体系中的作用.1215国际能源署预测未来五年可再生能源发展趋势.1226国际能源署发布2021法国能源政策回顾报告.1227经合组织核能署发布先进反应堆系统与未来能源市场需求报告.1238国际能源署：至2024年全球煤炭市场将保持强劲增长态势.12392021年全球对能源转型的投资达7550亿美元.12410国际能源署发布追踪清洁能源创新：聚焦中国报告.12411IEA：2021年全球二氧化碳排放量反弹至历史最高水平.12512全球风能理事会确定最具潜力的五大漂浮式风电市场.1252022 国外零碳能源科技部署及进展13国际可再生能源署预测未来绿氢成本和潜力变化.12614国际能源署分析电力系统发展分布式能源的潜力.12615IEA分析到2050年实现净零排放的示范项目投资需求.12716REN21发布全球可再生能源现状报告2022.12717IEA世界能源投资报告2022剖析全球能源投资态势.12818国际能源署发布保障清洁能源供应链安全报告.12819IRENA分析可再生能源在中国碳中和路径中的作用.12920经合组织核能署发布核能热电联产研究报告.13021国际能源署发布清洁能源转型的安全性2022报告.13022国际能源署等联合发布2022年突破性议程报告.13123联合国欧洲经委会分析碳中和概念下技术相互作用.13124国际能源署发布2022年全球氢能评论.13225国际能源署发布追踪商业部门清洁能源创新报告.13326彭博新能源财经指出日本氨煤共燃策略是一种昂贵的脱碳方法.13327国际能源署发布清洁能源进展追踪报告.13428国际原子能机构发布报告回顾与展望核电产业发展趋势.13529国际能源署发布世界能源展望2022报告.13530能源转型委员会提出实现1.5 目标优先行动领域.13631能源转型委员会发布美国能源转型净零路径报告.13732彭博新能源财经指出绿氢即将迎来极速增长阶段.13733国际能源署发布净零转型中的煤炭报告.13734国际可再生能源机构提出七国集团加速氢能部署的行动建议.13835国际能源署预测到2025年可再生能源将成最大电力来源.139userid:139428,docid:143524,date:2023-10-30,2022 国外零碳能源科技部署及进展10一、美国一、美国1威斯康星大学麦迪逊分校发现氨转化为氮的新方法威斯康星大学麦迪逊分校发现氨转化为氮的新方法2021 年 11 月 8 日，美国威斯康星大学麦迪逊分校研究团队提出了一种基于氨和氮相互转化的氮能源经济。研究发现，将氨添加到含有类铂元素-钌的金属催化剂中会自发地产生氮气，意味着不需要增加额外能量就可以将氨转化为氮，这一过程也可以用来发电。如果该反应发生在一个燃料电池中，使氨和钌在电极表面反应，便可以产生清洁电力。研究团队表示，下一步将弄清楚如何设计相应的燃料电池，并以环境友好的方式创造制作电池所需的原始材料。来 源：来 源：Nature Chemistry.Spontaneous N2Formation by a Diruthenium Complex EnablesElectrocatalytic andAerobic Oxidation ofAmmonia1（秦冰雪）2多份研究报告阐述清洁氢能发展机遇和挑战多份研究报告阐述清洁氢能发展机遇和挑战近期，美国能源部（DOE）以及多个智库相继发布报告，阐述了清洁氢能的基础科学问题以及未来趋势和挑战等，提出了促进氢能发展的针对性建议。2021 年 10 月 14 日，美国能源部发布 碳中和氢能技术的基础科学报告，提出了绿氢基础科学四个优先研究方向，包括：发现和控制材料和化学过程以彻底革新电解制氢系统；操控氢的相互作用机制以充分发挥氢燃料潜力；阐明能源效率和原子效率相关的复杂界面结构、演化和化学问题；认识并缓解性能退化过程以提高氢能系统的耐用性。2021 年 11 月 3 日，世界氢能理事会与麦肯锡公司联合发布氢能实现净零排放 报告指出，到 2030 年，全球对低碳氢的需求将增长 50%，1https/ 国外零碳能源科技部署及进展11电解槽容量需达到 200250 吉瓦；到 2050 年氢能可为 22%的终端能源需求提供最经济的脱碳方案，累计将减少 800 亿吨碳排放，氢能需求将达 6.6 亿吨，需部署 34 太瓦电解槽。报告强调，尽管当前全球已宣布520 多个大型氢能项目，直接投资达到 1600 亿美元，但到 2030 年需要增加 4 倍投资才能使世界走上净零轨道。2021 年 11 月 18 日，德国能源转型智库（Agora Energiewende）发布关于氢能的 12 个观点报告指出，氢能在助力气候中和方面的作用仅次于电气化，到 2050 年零碳氢或氢基燃料将占全球终端能源需求约 1/5；绿氢应用需要制定工业、电力、航运和海运领域的针对性政策工具；应做好输配网络准备以应对氢能规模化应用；欧洲发展绿氢将面临社会接受度和成本挑战。2021 年 11 月 30 日，日本智库全球环境战略研究所（IGES）发布氢能社会在亚洲成为现实的可行性评估报告，从环境、经济和地缘政治三个维度评估了氢能促进亚洲清洁能源转型的可行性。分析表明，日、韩、印、中等国的氢能相关政策需要优先考虑绿氢；政府需制定财政激励措施以促进从灰氢和蓝氢向绿氢的过渡；需建设基础设施，为燃料、原材料和相关技术的进出口提供便利。此外，由日本领导的以互利合作创新为核心的区域合作框架也有助于促进在亚洲实现氢经济。来 源：来 源：U.S.Department of Energy.Foundational Science for Carbon-Neutral HydrogenTechnologies1;Hydrogen Council.Hydrogen for Net Zero2;Agora Energiewende.12 Insights onHydrogen3;IGES.Making Hydrogen Society a Reality in Asia:a Feasibility Assessment4（岳芳 滕飞 李岚春 郭楷模）3华盛顿大学开发微生物电华盛顿大学开发微生物电合成生物燃料新方法合成生物燃料新方法2021 年 11 月 22 日，美国华盛顿大学研究人员通过在正丁醇生物合1https:/science.osti.gov/-/media/bes/pdf/reports/2021/Hydrogen_Roundtable_Brochure.pdf2https:/ 国外零碳能源科技部署及进展12成途径引入无氧（厌氧）光能自养生物沼泽红假单胞菌 TIE-1，实现了在野生型 TIE-1、缺乏固氮途径的突变体、以及缺乏乙酰辅酶 A 消耗（多羟基丁酸和糖原合成）途径的突变体中合成正丁醇，该反应过程仅使用可再生且天然丰富的二氧化碳、太阳能光伏发电和光能。该研究是使用太阳能电池板供电的微生物电合成生物燃料的首次尝试，研究表明沼泽红假单胞菌 TIE-1 可作为生产正丁醇的一种有吸引力的微生物类型。来源：来源：Communications Biology.n-Butanol Production by Rhodopseudomonas Palustris TIE-11（秦阿宁）4结合微生物和多相催化将葡萄糖转化为燃料前体结合微生物和多相催化将葡萄糖转化为燃料前体2021 年 11 月 22 日，美国纽约州立大学研究人员报道利用经过基因工程改造的大肠杆菌，将葡萄糖转化为 3-羟基脂肪酸，再使用五氧化二铌（Nb2O5）催化剂转化为烯烃。烯烃是含有碳碳双键的碳氢化合物，是生物燃料、润滑剂和聚合物的重要前体。该研究开辟了用葡萄糖等可再生资源制造生物燃料的新工艺。来源：来源：Nature Chemistry.A dual Cellularheterogeneous Catalyst Strategy for the Production ofOlefins from Glucose2（吴晓燕 陈方）5美国南方公司和泰拉能源公司合作开发熔盐快堆美国南方公司和泰拉能源公司合作开发熔盐快堆2021 年 11 月 29 日，美国南方公司（Southern Company）宣布与泰拉能源公司（Terra Power）联合开发熔盐快堆（MCFR）。美国能源部已经为该项目投入了超过 4500 万美元的成本分摊资金，以进一步确定和测试反应堆中使用的材料。MCFR 将在优化后作为商用反应堆运行，装机容量可达 120 万千瓦。两家公司正在进行综合效应试验，目前已进1https:/ 国外零碳能源科技部署及进展13入最终设计阶段，预计将于 2022 年初或更早进行试验。与其他更复杂的核反应堆概念相比，MCFR 具有显著的安全性和经济效益。来源：来源：U.S.Department of Energy.Southern Company and Terra Power Prep for Testing onMolten Salt Reactor1（徐英祺 陆颖）6美能源部就实现净零目标的先进核燃料项目征求公众意见美能源部就实现净零目标的先进核燃料项目征求公众意见2021 年 12 月 14 日，美国能源部（DOE）表示，其正就一个新的先进核燃料项目征求公众意见，该项目将确保美国拥有足够的高含量低浓缩铀（HALEU）燃料以助力碳中和目标。该项目的建立对于先进反应堆的示范和商业部署至关重要，其包括两个示范项目，该项目将通过两党基础设施法获得 25 亿美元的资金，以支持美国实现气候、国家安全和创造就业的目标。HALEU 的铀-235 含量在 5%20%，大多数美国先进的反应堆都需要这种材料，以实现更小的设计，从而获得更大的单位体积功率。DOE 预计，到 2030 年，美国将需要超过 40 公吨 HALEU，以便能够支持新的先进反应堆正常运行，支持美国政府 2050 年净零排放目标。来源：来源：Office of Nuclear Energy.Department of Energy Seeks Input on Creation of HALEUAvailability Program2（徐英祺 陆颖）7美能源部资助上亿美元支持变革性能源技术研发和部署美能源部资助上亿美元支持变革性能源技术研发和部署2021 年 12 月 16 日，美国能源部先进能源研究计划署（ARPA-E）资助 1 亿美元支持“有应用潜力的领先能源技术种子孵化”（SCALEUP）主题研发计划新遴选项目，主要聚焦 7 大主题，包括：电网，如电网输配网络、电网储能技术等；交通运输，涉及替代燃料、燃料电池等；1https:/www.energy.gov/ne/articles/southern-company-and-terrapower-prep-testing-molten-salt-reactor2https:/www.energy.gov/ne/articles/us-department-energy-seeks-input-creation-haleu-availability-program2022 国外零碳能源科技部署及进展14建筑能效，涵盖热电联产、需求响应、照明等技术；基于化石能源/核能的能源/电力生产，如联合循环发电、CCUS、化石能源转化高价值化学品等技术；可再生能源电力，包括太阳能、风能、海洋能源等；生物能源，涵盖生物培育、生物质催化转化、生物燃料电池等；其他能源技术，涉及淡水制取、能效提升、热利用等技术。来源：来源：U.S.Department of Energy.U.S.Department of Energy Announces$100 Million toSupport Cutting-Edge Clean Energy Technologies18美能源部领导成立定日镜联盟推动行业脱碳美能源部领导成立定日镜联盟推动行业脱碳2021年12月20日，美国能源部（DOE）国家可再生能源实验室（NREL）与桑迪亚国家实验室（SNL）及澳大利亚太阳能热研究所合作成立“定日镜联盟”（HelioCon），旨在改进定日镜成本、性能和可靠性，以实现DOE 针对聚光太阳能热发电（CSP）技术到 2030 年达到 5 美分/千瓦的太阳能成本目标。定日镜是 CSP 的关键部分，具有低成本热能存储的 CSP可为难以脱碳的行业提供高温热量。定日镜联盟将成为集中开发先进定日镜技术的集体力量，以推动美国到 2050 年实现净零碳排放目标。来源来源：NREL.NREL Launches New International Consortium to Advance High-tech MirrorsUsed in Solar Plants2（王姝婷 李娜）9美国智库美国智库 ITIF 发布发布 2021 全球能源创新指数全球能源创新指数2022 年 1 月 10 日，美国信息技术与创新基金会（ITIF）发布 2021年全球能源创新指数（GEII），审查全球能源创新表现：全球风能和太阳能发电的成本大幅下降，电动汽车电池成本也呈现下降；低碳能源公共研究、开发和示范投资自 2015 年以来适度增长（29%），大部分都流向了应用更广泛的技术集合，而对未来脱碳至关重要的新兴清洁1https:/arpa-e.energy.gov/news-and-media/press-releases/us-department-energy-announces-100-million-support-cutting-edge-clean2https:/www.nrel.gov/news/press/2021/nrel-launches-new-international-consortium-to-advance-high-tech-mirrors-used-in-solar-plants.html2022 国外零碳能源科技部署及进展15能源技术并未获得同等规模的研发投资；清洁能源高价值专利数量呈现下降，国际合作发明的比例仍然很低；清洁能源技术出口增长率（8%）落后于全球 GDP 增长率（13%清洁能源消费正在增长，但不足以抵消化石燃料的消费；绝大多数的有效碳价低于 60 欧元的基准，无法促进主要经济体各领域的清洁能源转型；创业生态系统成为亮点，早期风险资本投资自 2015 年以来增长 165%，且大部分进入了汽车领域。来源来源：Information Technology&Innovation Foundation.Mission Critical:The Global EnergyInnovation System Is Not Thriving1（李姝影 张娴）10美韩合作开发高能量密度三维弹性固态电解质美韩合作开发高能量密度三维弹性固态电解质2022 年 1 月 12 日美国佐治亚理工学院与韩国科学技术院合作利用丙烯酸丁酯（BA）、丁二腈（SN）和双（三氟甲磺酰基）酰亚胺锂（LiTFSI）组成的均相溶液在组装好的电化学池中 70 聚合，合成了内置塑料-晶体嵌入弹性体电解质。铜箔上原位形成的弹性体电解质可适应长时间的锂电镀和剥离过程的体积变化，库仑效率为 100.0%。制备的全固态锂电池在环境温度下，能量密度超过 410 瓦时/千克，库伦效率为 99.4%。该弹性体电解质表现出高离子电导率、低界面电阻和高锂离子迁移数，助力高能固态锂电池的稳定运行。来源：来源：Nature.Elastomeric Electrolytes for High-energy Solid-state Lithium Batteries2（汤匀）11美国斯坦福大学成功制备长循环寿命金属锂电池美国斯坦福大学成功制备长循环寿命金属锂电池2022 年 1 月 13 日，美国斯坦福大学研究人员以 1,2-二乙氧基乙烷（DEE）分子为基体，精细调控了端基的氟化程度与分子相互作用，合成了一系列氟化 1,2-二乙氧基乙烷（FDEE），实现了金属锂电池电极1https:/itif.org/publications/2022/01/10/mission-critical-global-energy-innovation-system-not-thriving2https:/ 国外零碳能源科技部署及进展16稳定性和高导离子率的平衡。结果显示，金属锂电池循环效率高达 99.90.1%，是迄今所报道的最高纪录。在充放电快速循环条件下，金属锂沉积形貌依然非常理想，无锂枝晶存在。该工作的分子设计理念和精细分子调控的思想为将来的电解液工程提供了一个新的方向。来源：来源：Nature Energy.Rational Solvent Molecule Tuning for High-performance Lithium MetalBattery Electrolytes1（汤匀）12美国能源部公布美国能源部公布 4.2 亿美元能源前沿研究中心第六轮资助招标亿美元能源前沿研究中心第六轮资助招标2022 年 1 月 13 日，美国能源部（DOE）发布招标公告，将投入 4.2亿美元支持能源前沿研究中心（EFRCs）第六轮资助，旨在通过清洁能源技术、先进和低碳制造以及量子信息科学的基础前沿研究来推进气候解决方案，以实现到 2050 年净零排放目标。本次招标的优先研究方向包括：清洁能源基础科学，涵盖氢能、液态太阳燃料、核能、催化科学、电力储能、能源-水系统、地下技术和工程、碳捕集、太阳能利用等；先进制造，涉及变革性制造、聚合物化学升级再造、微电子、合成科学等；其他优先领域，涉及化学和材料科学的量子计算、下一代量子系统、变革性实验工具的创新和发现、能源相关技术的量子材料等。来源：来源：U.S.Department of Energy.DOE Announces$420 Million to Advance Clean EnergyBreakthroughs at Energy Research Centers Across America2（岳芳）13美国能源部支持开发波浪能前沿技术美国能源部支持开发波浪能前沿技术2022 年 1 月 25 日，美国能源部（DOE）宣布投入 2500 万美元支持8 个创新波浪能项目，旨在推进对波浪能技术的研究、开发和示范以加快其大规模部署，助力电力的多样化发展以实现电网脱碳。此次资助的1https:/ 国外零碳能源科技部署及进展17项目将在俄勒冈州海岸附近的 PacWave 测试场进行水域测试，重点关注3 个主题领域：在 PacWave 设施中测试用于远程和微电网的波浪能转换器系统设计，以及可产生公开可用数据和知识的波浪能转换器系统；开发稳健的波浪能转换器系统设计以产生离网或并网电力；利用PacWave 测试设施进行有潜力的波浪能技术研发，涉及波浪能转换器系统及组件、环境监测技术、仪器仪表和健康监测系统、波浪测量系统和其他支持技术。来源：来源：U.S.Department of Energy.DOE Announces$25 Million for Cutting-Edge Wave EnergyResearch1（岳芳）14美国研究团队在惯性聚变中首次实现燃烧等离子体状态美国研究团队在惯性聚变中首次实现燃烧等离子体状态2022 年 1 月 26 日，美国能源部劳伦斯利弗莫尔国家实验室百余位研究人员组成的团队发表了一项重大突破性成果。利用美国国家点火装置（NIF）提供 1.9 兆焦耳的输入能量，在辐射腔中产生 X 射线，通过X 射线烧蚀压力间接驱动燃料舱，导致在内爆过程中，通过机械功压缩和加热燃料，实现了燃烧等离子体状态。研究团队仅使用一个含有不到1 毫克氢同位素的毫米大小的球体，实现了 170 千焦耳的聚变能量输出。来源：来源：Nature.Burning Plasma Achieved in Inertial Fusion2（汤匀 彭皓）15美国能源部资助下一代低成本清洁制氢技术美国能源部资助下一代低成本清洁制氢技术2022 年 2 月 7 日，美国能源部（DOE）宣布投入 2800 万美元用于清洁氢的研发和前端工程设计（FEED）项目，旨在开发创新下一代制氢技术，从城市固废、残留煤炭废物、废塑料和生物质原料中低成本生1https:/www.energy.gov/articles/doe-announces-25-million-cutting-edge-wave-energy-research2https:/ 国外零碳能源科技部署及进展18产清洁氢，推进实现将清洁氢成本在 10 年内降至 1 美元/千克的目标。此次资助由两党基础设施法案提供资金，重点关注如下主题：通过工艺优化和模块化技术减少清洁氢生产成本；从废物和生物质中大规模生产氢气；废塑料共气化结合碳捕集制氢中的传感器和控制技术；甲烷蒸汽重整制氢装置部署碳捕集系统的 FEED 研究；甲烷自热重整制氢装置部署碳捕集系统的 FEED 研究。来 源：来 源：U.S.Department of Energy.U.S.Department of Energy Announces$28 Million toDevelop Clean Hydrogen1（岳芳 王姝婷 李娜）16美国美国 MARVEL 微型反应堆项目完成原型建造微型反应堆项目完成原型建造2022 年 2 月 7 日，美国能源部（DOE）宣布，历时 9 个月其支持的 MARVEL 微型反应堆的全尺寸电加热原型已在爱达荷国家实验室（INL）完成建造。该原型将有助于验证可在未来两年内投入使用的示范微反应堆的最终设计。微反应堆不同于一般核电站反应堆，是一种非常小的、工厂制造的、可运输的反应堆，可以为民用、工业和国防能源部门的分散发电提供电力和热量。DOE 于 2021 年 4 月底宣布了其开发可产生 100 千瓦功率的钠钾冷却微反应堆的项目计划，即 MARVEL，并计划于 2024 年将该反应堆连接到 INL 开发的世界首个核微电网。MARVEL 原型将用于测试微反应堆应用、开发监管审批流程、评估远程监控系统以及开发自主控制技术。它还将用于探索和测试此类微反应堆在各种电气应用和非电气应用中的能力，例如水净化和用于区域供热的低品位热生产。来源：来源：Office of Nuclear Energy.Idaho National Laboratory Builds Full-Scale Prototype forMicroreactor Project2（徐英祺 陆颖）1https:/www.energy.gov/fecm/articles/us-department-energy-announces-28-million-develop-clean-hydrogen2https:/www.energy.gov/ne/articles/idaho-national-laboratory-builds-full-scale-prototype-microreactor-project2022 国外零碳能源科技部署及进展1917美国国家科学院研究未来化学工程新方向推进实现碳中和美国国家科学院研究未来化学工程新方向推进实现碳中和2022 年 2 月 9 日，美国国家科学院、工程院和医学院联合发布化学工程新方向报告，建议对美国化学工程相关科研和产业活动进行新的投资，并开展必要的跨学科、跨部门合作，以推进实现碳中和转型的社会目标，确保可持续生产和使用食品和水，开发先进的医疗技术和工程解决方案以实现健康公平，减少制造业的浪费和污染。报告提出了化学工程助力能源系统脱碳 4 大方向：开发新的低碳或零碳能源技术；推进光化学领域的发展；尽量减少能源系统耗水量；以及开发具有成本效益且安全的碳捕集、利用和封存技术。来 源：来 源：National Academies of Sciences,Engineering,and Medicine.New Directions forChemical Engineering1（汤匀）18美国能源部设立美国能源部设立 60 亿美元信贷计划支持核能设施延寿亿美元信贷计划支持核能设施延寿2022 年 2 月 11 日，美国能源部（DOE）启