SBIR Phase II: Ultra-Clear and Insulating Aerogel for Energy-Efficient Windows

SBIR 第二阶段:用于节能窗户的超透明隔热气凝胶

基本信息

  • 批准号:
    2155248
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 100万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-06-01 至 2026-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research Phase II project develops a novel, double-pane window insulated with a sheet of the company’s proprietary super-insulating aerogel. This aerogel window can achieve a center-of-glass U-factor of 0.18 BTU/h/ft2/F (1.02 Watt per square meter per Kelvin) and could enable cost-effective energy savings of 1.2 quadrillion BTUs by 2030, reducing the $20 billion in energy lost each winter in the U.S. In addition to this $3-5 billion annual market for the aerogel, this work also extends to other markets, such as transparent doors for refrigeration and ovens, and solar thermal receivers for process heat (~180 °C), where each represent significant opportunities for energy savings and greenhouse gas reductions (a $3.3 billion opportunity in commercial freezer and refrigerator doors, and a $3.0 billion opportunity in industrial process heat for solar thermal). By 2050, this new material technology could offset over 1.5 billion tons per year of carbon dioxide emissions and enable revolutionary designs for more efficient transparent insulation. The intellectual merit of this project addresses key technical barriers for inclusion of super-insulating aerogels in window insulated glass units, focusing on two main risks. This project will: (1) demonstrate scaling of aerogel sheets to window relevant sizes with adequate optical and thermal properties, focusing on producing the 14” x 20” standard test size in the window industry; (2) demonstrate the durability of the aerogel using materials with these same dimensions for windows, which require 20+ year product lifetimes. This award will explore key cost drivers for manufacturing aerogel, create aerogel-insulated window designs, and test a full-scale (greater than 4 square feet) window prototype.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个小型企业创新研究第二阶段项目开发了一种新型双窗格窗户,采用该公司专有的超隔热气凝胶片进行隔热。这种气凝胶窗户的玻璃中心 U 系数可达 0.18 BTU/h/ft2。 /F(每平方米每开尔文 1.02 瓦),到 2030 年可以经济高效地节能 1.2 万亿 BTU,从而减少 200 亿美元的能源损失除了每年 3-50 亿美元的气凝胶市场外,这项工作还扩展到其他市场,例如用于制冷和烤箱的透明门,以及用于过程热量(~180°C)的太阳能热接收器,其中每一个都代表着节能和减少温室气体的重大机遇(到 2050 年,这种新材料在商业冰柜和冰箱门领域将带来 33 亿美元的机遇,在工业过程热能领域将带来 30 亿美元的机遇)。该技术每年可以抵消超过 15 亿吨的二氧化碳排放,并实现更透明、高效隔热的革命性设计,该项目的智力优势解决了将超隔热气凝胶纳入隔热窗玻璃装置的关键技术障碍,重点关注两个主要问题。该项目将:(1) 演示将气凝胶片缩放至具有足够光学和热性能的窗户相关尺寸,重点是生产窗户行业的 14 英寸 x 20 英寸标准测试尺寸;(2) 演示气凝胶片的耐用性;气凝胶使用具有相同尺寸的窗户材料,其产品使用寿命需要 20 年以上。该奖项将探索制造气凝胶的关键成本驱动因素,创建气凝胶隔热窗户设计,并测试全尺寸(大于 4 平方英尺)的窗户原型。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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