摘要：马萨诸塞州梅德福市 Electrified Thermal Solutions 的联合创始人 Joey Kabel（左）和 Dan Stack 站在该公司的电梯大小的试点系统旁边，该系统包含产生和储存热量的带电砖。图片来源：Barry Chin/The Bos

马萨诸塞州梅德福市 Electrified Thermal Solutions 的联合创始人 Joey Kabel（左）和 Dan Stack 站在该公司的电梯大小的试点系统旁边，该系统包含产生和储存热量的带电砖。图片来源：Barry Chin/The Boston Globe

马萨诸塞州梅德福 — 在一栋煤渣砌成的办公楼内，一家初创公司正在测试可能是清洁能源技术最热门的新发展之一。

在一个充满风扇和电机的小型仓库实验室后面，一家名为 Electrified Thermal Solutions 的麻省理工学院衍生公司正在运营其创始人称之为 Joule Hive 的东西，这是一种电梯大小的热电池。

Hive 是一个大型绝缘金属盒，里面装满了数十块白热陶瓷砖，这些砖块在高达 1800 摄氏度的温度下将电能转化为热量（远高于钢的熔点），并且具有足够的热质量来保持热量数天。

随着可再生能源价格的持续暴跌，清洁能源转型面临的最大挑战之一是找到一种方法将电力转化为高温热能，这样社会就不必继续燃烧煤炭或天然气来为重工业提供动力。另一个棘手的问题是找到一种方法来储存能量——在本例中是热量——以备不时之需。

“如果你经营一家工业工厂，生产水泥、钢铁、玻璃、陶瓷、化学品，甚至食品或饮料产品，你会燃烧大量的化石燃料，”Electrified Thermal Solutions 首席执行官 Daniel Stack 说。“我们的使命是通过电气化供能使工业脱碳。”

根据 EPA 的数据，工业部门占美国所有直接温室气体排放量的近四分之一，这导致了气候变化。根据非营利组织气候与能源解决方案中心及其附属的可再生热能合作组织 2023 年的一份报告，由可再生能源驱动的热电池可以减少大约一半的工业排放。

其他排放来自化学反应，例如在水泥生产过程中作为不需要的副产品形成的二氧化碳，以及来自天然气管道和其他设备泄漏或有意排放的甲烷。

Stack 说，取代化石燃料燃烧作为首选热源的挑战在于，没有很多好的选择可以从电力中产生高温热量。电加热器，就像烤面包机中变红的电线一样，在低温下工作良好，但在高温下很快就会烧坏。其他不太常见的材料，如钼和碳化硅加热器，可以承受更高的温度，但价格高得令人望而却步。

作为麻省理工学院的研究生，Stack 想知道耐火砖（住宅壁炉和工业窑炉中常用的砖块）是否是一种更便宜、更耐用的解决方案。砖块通常不导电，但通过稍微改变用于制造它们的金属氧化物的配方，他和 ETS 联合创始人 Joey Kabel 能够制造出基本上可以代替电线导电和产生热量的砖块。

“这里没有外来金属，没有什么会烧坏的，”Stack 站在摆满小样品或“优惠券”的砖块架子旁边说，他和他的团队已经测试了这些样品或“优惠券”，以找到具有最佳加热性能的砖块。

Electrified Thermal Solutions 从可再生能源中获取电力，然后将其储存在可加热至 1800 摄氏度的耐火砖中。图片来源：Barry Chin/The Boston Globe

麻省理工学院核工程研究科学家 Charles Forsberg 是 Electrified Thermal Solution 最大的拥护者之一，他是 Stack 的前论文顾问和公司的顾问。

“我毫不怀疑这将商业化，”Forsberg 说，他与 Stack 和 MIT 一起持有该技术的专利。“我已经 77 岁了，这只是在游戏中 50 年的直觉感觉。”

Forsberg 表示，他唯一担心的是 Electrified Thermal Solutions 是否会成为使这项技术取得成果的公司，并指出许多清洁能源技术在美国发明，只是为了在中国获得商业成功。

最近的政府资助为该公司带来了巨大的推动力。

今年 1 月，ETS 获得了美国能源部 （U.S. Department of Energy） 的 500 万美元赠款，用于帮助在圣安东尼奥的西南研究所 （Southwest Research Institute） 建立其第一个商业规模的示范项目，该研究所是一个为政府和工业客户提供合同研发服务的独立组织。

该项目将展示热电池如何为许多工业过程提供高温热量，包括水泥制造，目前主要依靠燃烧煤炭来加热。

Buzzi Unicem USA 是美国最大的水泥生产商之一，也是 ETS 在 DOE 赠款方面的工业合作伙伴，其总裁兼首席执行官 Massimo Toso 称赞了该公司的热电池。

Toso 在一份书面声明中说：“ETS 的 Joule Hive™ 热电池是我们确定的第一个工业热脱碳解决方案，它可能使我们能够经济高效地完全消除在加热过程中使用化石燃料。

3 月，总部位于特拉华州威尔明顿的特种化学品制造商 Ashland 获得了能源部高达 3500 万美元的配套赠款，用于资助 ETS 热电池的首次商业部署。

Joule Hives 将安装在位于肯塔基州卡尔弗特市的 Ashland ISP Chemicals 工厂，该工厂需要大量高温蒸汽来运行其运营。

田纳西河谷管理局（Tennessee Valley Authority）的高级经理 Curt Jawdy 是赠款的合作伙伴，也是卡尔弗特市的当地电力公司，他表示，ETS 能够在非高峰时段为其热电池充电，使工业设施能够脱碳，而不会给公用事业公司的电网带来更大的压力。

Jawdy 说，他也喜欢该公司的技术。

Electrified Thermal Solutions 的导电砖。图片来源：Barry Chin/The Boston Globe

“越简单越好，”他说。“事实上，砖也是加热元件，你只需为砖本身供电，这大大简化了系统。”

该项目将用 ETS 的热电池取代 Calvert City 工厂的天然气锅炉。通过 Joule Hive 电池吹出的空气会将火焰温度的热量传递到锅炉以产生蒸汽。

据美国能源部称，该项目将使与工厂蒸汽产生相关的温室气体排放减少近 70%。

根据该公司向环境保护署报告的数据，2022 年，亚什兰在该工厂燃烧天然气释放了 72,000 吨二氧化碳。

美国环保署表示，这些排放量相当于 17,000 辆汽车的年温室气体排放量，而汽车是 2,500 人口小镇气候污染的重要来源。

美国能源部的拨款将与亚什兰分摊该项目的成本，总额高达 7000 万美元。Ashland 将监督其设施中热电池的安装，对于此类首次安装，这一过程将涉及一定的风险。

亚什兰的发言人卡罗尔玛丽·布朗（Carolmarie Brown）表示，该公司仍在评估该项目。

来源：陈讲运清洁能源