Угольная энергетика десятилетиями ассоциировалась с дымовыми трубами, загрязнением воздуха и крупными выбросами углекислого газа. Однако исследователи из Китая предлагают полностью иной подход. Вместо сжигания топлива они разработали угольный топливный элемент, который получает электричество напрямую из химической энергии угля. Технология получила название ZC-DCFC — топливный элемент прямого действия на угле с нулевым выбросом углерода. В этой системе уголь больше не выступает как сырье для печи, а используется как электрохимический источник энергии.
Перед работой уголь проходит подготовку: его измельчают, очищают и обрабатывают для повышения реакционной способности. После этого материал подается в анодную камеру элемента, а кислород — в катодную часть установки. Далее начинается реакция, в ходе которой вырабатывается электричество без этапов нагрева воды, создания пара и вращения турбин. Именно отказ от классического парового цикла считается главным преимуществом разработки. Обычные угольные станции теряют значительную часть энергии из-за ограничений тепловых процессов, тогда как новая схема позволяет заметно повысить теоретическую эффективность.
Еще один важный момент связан с выбросами. Образующийся углекислый газ не выбрасывается в атмосферу, а улавливается внутри системы. Затем его можно использовать для получения синтез-газа или переводить в стабильные химические соединения. По словам разработчиков, над технологией работают с 2018 года. За это время ученым пришлось решать проблемы долговечности элементов, стабильной подачи топлива и масштабирования установки. Последняя версия, как утверждается, значительно продвинулась по всем этим направлениям.
Особенно амбициозно выглядит идея использовать такие установки прямо в глубоких угольных пластах. Вместо добычи топлива на поверхность система могла бы производить электроэнергию непосредственно под землей и передавать наверх уже готовую энергию.
Пока технология находится на стадии развития, однако сам подход показывает, что даже традиционные ископаемые ресурсы могут использоваться совсем иначе, чем это происходило последние сто лет.
