铂族金属数十年来一直在默默支撑着现代工业经济,其供应链和供应安全相较于其他关键金属具有优势,使它们能够独特地适应新技术的发展。
随着驱动人工智能革命的电子芯片变得越来越小,技术必须跟上我们对更大数据存储的需求,贵金属在战略上仍然至关重要。
硬盘中的铂
铂在推动人工智能增长方面发挥着关键作用,它是用于云计算和人工智能数据存储的硬盘驱动器中的关键材料,其中主要的磁性存储层是铂合金。
几年前,许多人预计固态硬盘将完全取代硬盘驱动器,但对云计算中廉价、高容量存储的需求使硬盘在经历多年低迷后需求复苏。
每次您的谷歌或苹果账户提示您增加存储空间,都意味着需要获取更多的云计算资源。这些数据在物理上存储在某个地方。全球云存储中的海量信息需要大量的硬盘驱动器来不断写入和重写数据。硬盘盘片表面使用的薄层铂合金在此过程中起到了至关重要的作用。
硬盘驱动器通过磁力在高速旋转的盘片上存储数据。在传统的垂直磁记录硬盘驱动器中,钌(另一种铂族金属)起到结构作用。在最新一代被称为热辅助磁记录的驱动器中,纳米级激光短暂加热旋转盘片上的微小区域,使该区域更容易接受磁性变化,从而允许硬盘驱动器上的音圈磁场存储数据。一旦冷却,信息或数据位就被锁定在位。对于传统的垂直磁记录,钌作为一个重要的阻挡层,阻止热量扩散并隔离磁层,从而在相同空间内提供额外的记录层。没有钌,行业就无法将硬盘容量从个位数的太字节提升到20太字节。
然而,热辅助磁记录代表了硬盘驱动器内部使用材料的重大转变。与传统的含钌垂直磁记录介质不同,热辅助磁记录在其记录层中采用铁铂合金。这些基于铂的磁性材料提供极高的热稳定性,这在利用热量于纳米尺度写入数据位时至关重要。
热辅助磁记录介质不再需要早期驱动器代次中使用的相同钌中间层。相反,铂挺身而出成为实现面密度进一步增加的关键材料。这标志着硬盘材料的一次转型,而非传统垂直磁记录堆叠的延续。
如今存储容量在30-36太字节数据范围内,这使得数据中心相较于传统的20太字节垂直磁记录驱动器,其存储密度提高了两倍。今年晚些时候,我们预计将看到基于热辅助磁记录的40太字节硬盘驱动器的兴起,以帮助存储人工智能浪潮带来的更多数据。到2030年,希捷公司预计将推出100太字节的热辅助磁记录驱动器,这将允许实时创建和存储数据。到本年代末,总出货量预计将达到7.3泽字节,其中1泽字节相当于10亿太字节。对于那些还记得软盘的人来说,7.3泽字节的存储容量相当于660万亿张软盘!
质子交换膜燃料电池中的铂
铂也以一种意想不到的方式支持着人工智能革命:作为质子交换膜燃料电池的关键元素,这是一种正在试用的潜在解决方案,用于为面临昂贵停电风险的数据中心提供备用电源。
随着人工智能驱动的数据生成加速,预计到2030年,全球数据中心的年用电量将超过9450太瓦时。为了理解这个数字的背景,这超过了日本目前的总用电量!人工智能优化设施显著增加了需求,常常超过电网容量并带来昂贵的停电风险。
质子交换膜燃料电池因其快速启动(<60秒)、高可靠性以及可从200千瓦扩展到多兆瓦的可扩展性,经常被推崇为一种潜在的解决方案,根据Vertiv-Ballard的说法,其在可持续性和维护方面优于柴油发电机。微软和Ballard/Caterpillar等公司已在海拔1855米处试用质子交换膜备用发电机,微软和PlugPower已部署了3兆瓦的质子交换膜燃料电池以提高数据中心电力韧性。
在使用质子交换膜燃料电池的地方,铂是一个关键组件,因为它在阳极分解氢气和阴极还原氧气方面具有催化性能。铂在效率、稳定性和快速启动方面无与伦比,这对于可靠的数据中心备用电源至关重要。
与此同时,固体氧化物燃料电池因其更高的发电效率和燃料灵活性,越来越被视为电力中心更可行的长时间和基荷选择。虽然固体氧化物燃料电池堆本身含有很少或不含铂,但铂族金属催化剂在需要前期燃料处理、净化和排放处理的其他地方发挥着重要作用,确保铂继续在新兴的数据中心能源基础设施中发挥作用。
人工智能帮助铂族金属寻找新应用
铂族金属助力人工智能,而人工智能可以通过加速化学世界中的铂族金属创新来回报。我们越来越多地看到在化学世界中建立数据模型,以寻找发展科学的新方法。Meta和卡内基梅隆大学发布了OpenDAC,以帮助开发更便宜的直接空气捕获分子来支持碳捕获创新。GreenCat等公司利用人工智能进行铂族金属的组合重排以发现新催化剂。Enthalpic使用生成式人工智能发现新材料和化学。Iris.ai帮助筛选化学文献和专利,为客户识别铂族金属合金和材料创新。Citrine Informatics拥有一个用于材料研发的人工智能平台,优化脱碳催化剂和材料。贵金属的组合重排将是一个昂贵的现实世界实验,但借助人工智能,我们可以以极低的成本快速虚拟地重排这些珍贵元素,为脱碳行业找到下一个最佳催化剂并获得变革性的效益。
人工智能也帮助寻找和精炼铂族金属!
人工智能首先可以帮助我们找到这些难以捉摸的金属。像Earth AI这样的公司已经训练了他们的遥感技术,以在数据贫乏地区精确定位绿地贵金属矿床。诺镍公司正在使用人工智能进行科拉MMC的安全监控和生产优化。Sibanye Stillwater正通过其新的人工智能政策应用人工智能来帮助铂族金属运营进行工厂优化。
随着人工智能以令人目眩的高度扩展,从数据存储到电力韧性及其他方面,贵金属在这一转型中起着至关重要的作用。对人工智能的担忧可以重新定义为一种机遇,即通过创新一个更绿色的未来,为未来的铂族金属需求释放意想不到的新平台。