未來能源四大黑科技：激光煉鋼、石頭產氫…最後一個顛覆想像

在同一個偌大的房間里，既能找到激光器，又有電吉他，還有擺滿新奇電池的機架，這樣的場景你能想像嗎？本週，在華盛頓特區郊外舉辦的 2025 年 ARPA-E 能源創新峰會上，這一切成為現實。

ARPA-E 隸屬於美國能源部，專門為高風險、高回報的研究項目提供資金支持。能源創新形式多樣，此次峰會充分展現了能源研究的多元性，此外，峰會還彙聚了該機構資助的項目，以及眾多投資者、政府官員和媒體記者。

會議期間，數百個項目在一個巨大的展廳中進行展示，涵蓋了項目演示和研究成果。以下是《麻省理工科技評論》評選出的四項最具趣味性的創新研究成果。

激光煉鋼技術

初創公司 Limelight Steel 研發出一種新工藝，利用激光將鐵礦石加熱至超高溫，從而提煉出鐵（鋼鐵的主要成分）。

如今，鋼鐵生產約佔全球溫室氣體排放量的 8%。這在一定程度上是因為大多數鋼鐵仍採用高爐煉製，高爐依靠煤炭產生高溫，進而引發所需的化學反應。

與之不同的是，Limelight Steel 公司利用激光照射鐵礦石，將其加熱至 1600°C 以上。隨後，鐵水便能與雜質分離，再通過現有工藝將鐵製成鋼。

該公司搭建了一個小型演示系統，激光功率約為 1.5 千瓦，能夠處理 10 至 20 克礦石。整個系統由 16 個激光陣列構成，每個激光陣列比郵票略大一些。

演示系統中的組件均為市售產品，這種特殊類型的激光器常用於投影儀。該公司聯合創始人兼首席技術官 Andy Zhao 表示，這家初創公司得益於電信行業多年的發展，這使得激光器成本有所降低。

下一步，Limelight Steel 公司計劃建造一個更大規模的系統，其激光功率將達到 150 千瓦，一年內最多可生產 100 噸鋼材。

岩石製燃料技術

在麻省理工學院的展位上，擺放著的大塊岩石看似與高科技沾不上邊，但未來它們或許能助力生產燃料和化學品。

此次 ARPA-E 峰會，地下氫是一個熱門話題。尋找地下氫氣藏的工作備受關注，氫氣可作為燃料，廣泛應用於運輸、重工業等諸多行業。

去年，ARPA-E 資助了一些相關項目，其中就包括麻省理工學院 Iwnetim Abate 實驗室的項目。Abate 等研究人員不僅致力於尋找氫氣，還嘗試利用地下條件輔助生產氫氣。

今年早些時候，他的團隊發表研究成果表明，借助地下常見的催化劑和環境條件，科學家們能夠生產出氫氣以及氨等其他化學品。Abate 聯合創立了一家衍生公司 Addis Energy，旨在將這項研究商業化，該公司也獲得了 ARPA-E 的資助。

麻省理工學院展位桌子上的各類岩石，包括從大塊堅硬的深色玄武岩到質地較軟的滑石，都可用於生產這些化學品。

氮化鐵磁鐵驅動的電吉他

Niron Magnetics 展位傳來陣陣音樂聲，吸引了附近人行道上的行人駐足。人們紛紛停下腳步，輪流試彈該公司以電吉他為載體展示的磁鐵。

如今，大多數高功率磁體都含有釹元素。隨著全球電動汽車和風力渦輪機產量的不斷增加，未來幾年對釹的需求將急劇增長。釹的供應可能會變得緊張，而且由於大部分釹供應來自中國，地緣政治因素也使得情況更為複雜。

Niron 公司正在研發不含稀土金屬的新型磁鐵，其技術基於更為豐富的材料 —— 氮和鐵。

電吉他是該技術的一款演示產品。目前，電吉他中的磁鐵通常採用鋁、鎳和鈷基磁鐵，用於將鋼弦的振動轉化為電信號，再通過放大器播放出來。Niron 公司利用其氮化鐵磁鐵製作了一款電吉他。

Niron 公司於 2024 年底開設了一個試點商業工廠，年產量可達 10 噸磁鐵。自上次報導以來，該公司在 2024 年初宣佈了建造一座全尺寸工廠的計劃，工廠完全投產後，年產能約為 1500 噸磁鐵。

為高性能數據中心供電的電池

人工智能和數據中心不斷攀升的電力需求，也是此次峰會的熱門議題。展廳中擺放著服務器機架，展示了針對該行業的相關技術。其中，Natron Energy 公司的一款裝滿電池的設備吸引了眾人目光。

該公司正在生產鈉離子電池，以滿足數據中心的電力需求。

數據中心的能源需求波動較大，隨著其總耗電量的持續增加，這些波動可能會對電網造成影響。Natron 公司聯合創始人兼首席技術官 Colin Wessells 表示，「將 Natron 的鈉離子電池安裝在數據中心，有助於平抑用電高峰，使計算設備能夠滿負荷運行，同時不會給電網帶來過大壓力。」

鈉離子電池是鋰基化學品的一種低成本替代品，且不含鋰、鈷和鎳等在生產或加工過程中存在限制的材料。目前，中國生產的一些電動汽車已開始使用鈉離子電池。

Natron 公司去年在密歇根州開設了一條生產線，並計劃在北卡羅來納州投資 14 億美元建設一家工廠。

原文鏈接：

https://www.technologyreview.com/2025/03/19/1113381/energy-technology-lasers-steel-batteries/