MIT衍生公司研发导电耐火砖，助力重工业实现化石燃料替代与脱碳

摘要：在水泥、钢铁、化学品及纸张制造等生产过程中，热能扮演着不可或缺的角色，而全球制造商普遍依赖化石燃料的燃烧来获取这一关键能源。为推动工业领域的绿色转型，一些初创企业正致力于革新特定材料的生产工艺，甚至对材料本身进行改造。而Daniel Stack，作为MIT的2

在水泥、钢铁、化学品及纸张制造等生产过程中，热能扮演着不可或缺的角色，而全球制造商普遍依赖化石燃料的燃烧来获取这一关键能源。为推动工业领域的绿色转型，一些初创企业正致力于革新特定材料的生产工艺，甚至对材料本身进行改造。而Daniel Stack，作为MIT的2017年硕士及2021年博士毕业生，则选择从源头出发，通过寻找替代热源来全面应对工业排放的挑战。

自2014年加入MIT以来，Stack便投身于热能电池的研发工作。这种创新的电池利用电能加热导电陶瓷耐火砖，这种材料早已在传统热储存和绝缘领域得到广泛应用。

2021年，Stack与他人共同创立了Electrified Thermal Solutions公司。该公司成功验证了其研发的耐火砖能够高效储存热能长达数小时，并通过加热空气或气体将热量释放，温度高达约1800摄氏度（3272华氏度），足以满足最严苛的工业应用需求。

突破3000华氏度的高温标志着电加热行业取得了重大进展，这使得一些全球范围内最难实现减碳的领域首次有机会利用可再生能源。同时，这种技术还带来了全新的低成本运营模式，能够在电价最低、能源最清洁的时段充分利用电力资源。

“Electrified Thermal Solutions公司虽立足全球，但在过去五年中，我们发现了美国国内一个极具吸引力的机遇。”Stack表示，“灵活用电模式的兴起得益于能源价格的变化趋势，特别是在美国中部的风能带。在那里，每年有超过20%的时间电价为以，而全国范围内非高峰时段的电价也在持续下降。我们的Joule Hive热能电池技术能够充分利用这种既廉价又清洁的电力资源，不仅满足工业供热需求，还能在价格上与化石燃料直接竞争。即便不考虑技术对气候的积极影响，这也是一个极具经济价值的解决方案。”

导电耐火砖：为传统工业技术带来革新思路

2014年的金秋，Daniel Stack以一名满怀激情的硕士生身份，踏入了MIT核科学与工程系的殿堂。然而，他的科研之路并未如预期般直线前行，而是在与导师Charles Forsberg（MIT备受尊敬的首席研究科学家）的一次次深入交流中，悄然转向了一个全新而充满挑战的领域。

“初到MIT，我满心期待着能投身于新一代核反应堆的研究，探索核能的无限可能。”Stack深情地回忆道，“但命运似乎为我铺设了另一条道路。从踏入校园的那一刻起，我便被如何高效加热砖块这一看似平凡却又极具潜力的课题深深吸引。在与Forsberg教授的数次讨论中，我逐渐意识到，能源存储不仅是核能领域的关键一环，更是推动整个能源行业转型的重要力量。那一刻，我坚定地选择了这条充满未知与挑战的道路。”

耐火砖，这一承载着千年历史、价格低廉且广泛应用于壁炉与烤炉中的传统材料，在Forsberg与Stack的共同努力下，焕发出了新的生机。2017年，一篇颠覆性的论文横空出世，揭示了耐火砖在可再生能源热量存储方面的巨大潜力。然而，当时的系统仍受限于传统的电阻加热器，其温度输出与稳定性远远无法满足实际需求。

在博士阶段的研究中，Stack与Forsberg携手并进，共同攻克了这一难题。他们创新性地研发出了导电耐火砖，这一革命性的成果彻底颠覆了传统的加热方式。Stack兴奋地解释道：“传统的电加热器不仅寿命短、易损坏，而且无法达到我们所需的高温。而我们的导电耐火砖则完全不同，它不仅能够承受极高的温度，还能持续稳定地工作数天之久。这一突破性的发现，让我们看到了利用可再生能源、推动工业减碳的无限可能。”

通过无数次的试验与优化，Forsberg与Stack终于成功制造出了导电耐火砖。这种新型砖块不仅保留了传统耐火砖的绝大部分特性，还具备了导电性能。Electrified Thermal Solutions公司生产的导电耐火砖，其98%的成分与现有耐火砖相同，且采用相同的制造工艺。这一创新成果不仅大幅降低了制造成本，还使得导电耐火砖能够轻松融入现有的生产流程中。

在即将完成博士学业之际，Stack敏锐地捕捉到了这一发明的巨大商业价值。为了将这一前沿技术推向市场，他开始在MIT斯隆管理学院深造，并积极参与各种创业活动。他不仅在MIT创业中心全力推进项目，还参加了StartMIT、I-Corps等知名的创业加速计划。此外，他还获得了美国能源部的鼎力支持以及MIT风险指导服务（VMS）的宝贵帮助。

“波士顿的创新生态系统、MIT的深厚底蕴以及能源部的慷慨相助，为我们提供了宝贵的资源和支持。”Stack感慨地说，“正是这些力量的汇聚，让我们得以将这一革命性的技术从实验室推向市场。我们的成果就是导电耐火砖——e-Brick，它将成为推动工业减碳、实现绿色发展的有力武器。”

Electrified Thermal Solutions公司将导电耐火砖巧妙地组装在隔热的金属盒中，这些金属盒不仅具有极高的强度和耐久性，还能有效地隔绝外部热量的干扰。虽然系统可以根据客户的具体需求进行高度定制，但公司的标准系统已经能够吸收和释放约5兆瓦的能量，并存储约25兆瓦时的热量。这一性能已经远远超过了市场上同类产品的平均水平。

为了验证导电耐火砖的实际应用效果，Electrified Thermal Solutions公司在位于马萨诸塞州梅德福的总部进行了多次严格的测试。测试结果表明，该系统不仅能够在高温环境下稳定运行数天之久，还能在多次循环测试中保持出色的性能表现。这一成果不仅让公司对导电耐火砖的商业化前景充满了信心，也吸引了众多潜在客户的关注和青睐。

随着导电耐火砖技术的不断成熟和市场的不断拓展，Electrified Thermal Solutions公司已经成功从能源部的多个部门获得了高达4000万美元的资金支持。这笔资金将用于扩大生产规模、提升技术水平以及加强与制造商的合作关系。同时，公司还在积极寻求与国内外知名企业、科研机构的合作机会，共同推动导电耐火砖技术的创新与应用。

展望未来，Stack充满信心地表示：“与其他电加热技术相比，我们的导电耐火砖系统具有更高的温度、更长的使用寿命以及更低的运行成本。这意味着许多原本难以减碳的工业场所现在都可以借助我们的技术实现化石燃料的替代。我们相信，在未来的日子里，导电耐火砖将成为推动全球能源转型、实现绿色发展的重要力量。”

规模化解决方案：应对全球挑战的创新路径

Electrified Thermal Solutions公司正积极与众多工业企业建立联系，这些企业横跨水泥、钢铁、玻璃制造、基础化学品与特种化学品生产、食品饮料加工以及纸浆与造纸等多个关键领域。Stack强调：“工业供热问题，一个关乎全球每个人的重大议题，正面临着共同的挑战：如何在能源转型的浪潮中，以经济高效且零碳排放的方式获取热能。”

目前，该公司正全力推进一个兆瓦级商业化系统的建设，预计在未来七个月内正式投入运营。Stack满怀信心地表示：“即将到来的明年，将是这一技术向工业界展示其巨大潜力的关键时刻。我们将借助这一商业化系统，全面展示客户所需的各种运行模式，并力争在年底前实现客户现场的系统部署。这将不仅是电加热领域的一项重大突破，更是一个里程碑式的成就，因为当前市场上尚无其他解决方案能达到我们这样的高温输出水平。”

通过与制造商的紧密合作，Electrified Thermal Solutions旨在实现耐火砖和外壳的规模化生产，从而以更低的成本、更快的速度将其系统部署到大规模工业领域。Stack详细解释道：“从项目伊始，我们就将e-Brick设计为易于快速扩展，并能完美融入现有供应链和制造工艺中的产品。如果重工业想要实现减碳目标，那么利用零碳电力转化为热能无疑是最经济、最可行的方式。我们致力于成为解锁这一潜能的核心技术提供者，让全球能源转型过程中，有两位数比例的能源流能够通过我们的系统得以高效利用。”