Саммит ARPA-E Energy Innovation – это ежегодное мероприятие в Вашингтоне, посвященное передовым решениям в области энергетики. В этом году на повестке дня стоял вопрос поиска экологичных источников энергии и устойчивого развития. Как выплавлять сталь и сокращать нагрузку на планету? Как получить аммиак и не навредить окружающей среде? Как собрать экологичный, но мощный аккумулятор?
Рассказываем о новых решениях в сегодняшнем дайджесте технологий сохранения энергии.
Лазеры для производства стали
По данным Международного энергетического агентства, при производстве одной тонны стали высвобождается до 1,8 тонн СО2, на сталелитейную промышленность в целом приходится от 7 до 11% выбросов углерода.
Калифорнийский стартап Limelight Steel разработал процесс производства железа, основного компонента стали, с помощью лазеров. Лазер нагревает железную руду до сверхвысоких температур, выше 1600°С, после чего расплавленную массу очищают от примесей и производят из нее сталь.
В демонстрационной системе, представленной на ARPA-E 2025, 16 лазеров размером с почтовую марку и мощностью 1,5 кВт может обрабатывать 10-20 грамм руды. При создании системы ученые ориентировались на телекоммуникационную отрасль, чей прогресс помог снизить стоимость лазеров.
Геологический водород
Одной из главных тем на саммите ARPA-E 2025 стал геологический водород. Этот газ может использоваться в качестве топлива в самых разных областях, от транспорта до тяжелой промышленности, и попытки найти его месторождения вызывают большой ажиотаж.
Массачусетский технологический институт (MIT) исследовал химические реакции, запускающие выделение водорода в горных породах, применяя в ходе экспериментов искусственный интеллект и роботов. Основная составляющая такой реакции – вода, и ученые исследуют возможные материалы для катализаторов, которые будут просты, доступны и смогут ускорить реакцию, чтобы увеличить объем производимого водорода. Следующий этап проекта – опытный реактор.
Электрогитара на новых магнитах
Большинство мощных магнитов содержат редкоземельный металл неодим. По мере того как в мире появляется все больше электромобилей и ветряных турбин, спрос на магниты возрастает, но запасы неодима ограничены.
Американская компания Niron Magnetics разработала новые магниты, которые не содержат редкоземельных металлов, используя вместо них широко распространенные азот и железо.
Для создания магнита используется порошок оксида железа, его пропускают через реакторы, в которых кислород заменяется азотом. В итоге получается магнитный порошок нитрида железа, который и становится магнитом. Побочные продукты производства – соль, вода и пар – не загрязняют окружающую среду, а готовые магниты позволяют поддерживать более стабильную температуру устройств, в которых они находятся.
На ARPA-E компания представила демонстрационную электрогитару с такими магнитами. Обычно в электрогитарах стоят алюминиевые, никелевые и кобальтовые магниты, которые помогают преобразовывать вибрации струн в электрический сигнал, передающийся через усилитель.
Аккумуляторы для ЦОД
Увеличение спроса на электроэнергию со стороны искусственного интеллекта и центров обработки данных заставляет ученых искать новые возможности. Про новые технологии для охлаждения ЦОДов мы писали здесь. А на ARPA-E исследовались новые источники энергии.
Компания Natron Energy предложила натрий-ионные аккумуляторы, которые позволяют ЦОДам работать на полную мощность и существенно снижают риск возгорания.
В электродах аккумуляторов Natron используется берлинская лазурь, синий пигмент, структура которого не расширяется и не сжимается при зарядке и разрядке ионов натрия. Это свойство лазури позволяет аккумуляторам не нагреваться и снижает риск воспламенения, присущий стандартным литий-ионным батареям.
