انقلاب چینی در تولید برق از زغال‌سنگ: بدون احتراق و با انتشار کربن صفر

فرایند آماده‌سازی چندمرحله‌ای زغال‌سنگ

در این سیستم پیشرفته، زغال‌سنگ پیش از آنکه برای تولید برق مورد استفاده قرار گیرد، از یک فرایند آماده‌سازی دقیق و چندمرحله‌ای عبور می‌کند:

• تبدیل به پودر: ابتدا زغال‌سنگ به پودری بسیار ریز تبدیل می‌شود.
• خشک‌کردن و تصفیه: سپس پودر زغال‌سنگ خشک و تصفیه می‌گردد.
• پردازش سطح: در نهایت، سطح ذرات زغال‌سنگ پردازش می‌شود تا واکنش‌پذیری آنها افزایش یابد.

پس از این مراحل، زغال‌سنگ فرآوری‌شده وارد محفظه آند سلول سوختی می‌شود. آند، الکترودی است که در آن واکنش اکسیداسیون رخ داده و الکترون‌ها آزاد می‌شوند. همزمان، اکسیژن نیز به سمت کاتد تزریق می‌گردد؛ کاتد الکترود مقابل آند است که در آن واکنش کاهشی انجام شده و الکترون‌ها مصرف می‌شوند.

درون سلول، ذرات زغال‌سنگ از طریق یک غشای اکسیدی مستقیماً اکسید می‌شوند و یک واکنش الکتروشیمیایی ایجاد می‌کنند که در لحظه برق تولید می‌کند. یکی از مزایای کلیدی این روش، حذف مراحل متداول و پرهزینه تولید برق مانند تولید بخار و استفاده از توربین‌های مکانیکی است.

توسعه و بهبود مستمر فناوری

از سال ۲۰۱۸، این گروه پژوهشی به‌طور مداوم فناوری ZC-DCFC را توسعه داده است. آنها با بررسی چالش‌های پایداری در حوزه علم مواد، دوام سلول، فرآوری سوخت و توانایی تغذیه پیوسته زغال‌سنگ، به بهبودهای قابل‌توجهی دست یافته‌اند. نسخه‌های قبلی این سیستم با مشکلاتی از قبیل چگالی توان محدود و عمر عملیاتی کوتاه مواجه بودند که طراحی جدید با بهبودهای مهندسی، این مسائل را برطرف کرده است.

محققان تأکید می‌کنند که در جدیدترین نسخه از این رویکرد، پایداری طولانی‌مدت، بازده تبدیل کربن و یکپارچگی کلی سیستم به شکل چشمگیری بهبود یافته است.

کاربرد در اعماق زمین

علاوه بر کاربردهای معمول، این مفهوم می‌تواند برای لایه‌های عمیق زغال‌سنگ در عمق حدود ۱.۹ کیلومتری زیر زمین نیز به کار گرفته شود. این فناوری نوین، نیاز به فرایند پرهزینه و دشوار استخراج و انتقال زغال‌سنگ به سطح زمین را از بین می‌برد. در عوض، سیستم می‌تواند زغال‌سنگ را مستقیماً در زیر زمین به برق تبدیل کرده و تنها انرژی مورد نیاز را به سطح منتقل کند، که این خود گام بزرگی در جهت بهره‌برداری بهینه‌تر از منابع زغال‌سنگ است.