Исследовательская группа из Китайской академии наук при Шэньчжэньском университете разработала принципиально новый подход к использованию угля в энергетике. Ученые создали прямой угольный топливный элемент с нулевым выбросом углерода (Zero‑Carbon Direct Coal Fuel Cell ), который преобразует химическую энергию ископаемого топлива в электричество без сжигания.
Традиционные угольные электростанции ограничены циклом Карно — их тепловой КПД не превышает 40%. Кроме того, сжигание угля приводит к масштабным выбросам углекислого газа. Новая технология позволяет обойти эти ограничения. Уголь больше не сжигают, а используют как источник электрохимической энергии.
Процесс начинается с подготовки топлива. Уголь измельчают, сушат, очищают и обрабатывают для повышения реакционной способности. Затем переработанное сырье поступает в анодную камеру топливного элемента, а кислород — на катодную сторону. Внутри элемента происходит прямое окисление частиц угля через оксидную мембрану — в результате возникает электрохимическая реакция, вырабатывающая электричество.
Ключевое преимущество технологии — замкнутый цикл переработки углерода.
На выходе из анода углекислый газ, образующийся в результате реакции, улавливается непосредственно на месте, а затем либо каталитически преобразуется в полезное химическое сырье, например, синтез-газ, либо химически стабилизируется в такие соединения, как бикарбонат натрия
С 2018 года команда Се Хэпина последовательно совершенствовала технологию. Повышалась удельная мощность, увеличивался срок службы элементов и улучшалась интеграция системы. Последние версии топливного элемента работают стабильнее и годами не выходят из строя. Их легко можно настроить под любой масштаб.
Перспективное направление — применение технологии к глубоким угольным пластам (на глубине около 2 км). Вместо дорогостоящей добычи и транспортировки уголь можно будет преобразовывать в электричество прямо под землей, передавая наверх только энергию. Это упростит логистику и продлит жизнь угольных месторождений.
Новая разработка открывает путь к более экологичной и эффективной угольной энергетике, сочетая преимущества ископаемого топлива с современными требованиями к охране окружающей среды.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые предложили простой способ получения водорода из спирта.
