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南华早报：中国推出全球首个零排放发电煤燃料电池 中国科学家研发的新技术，在消除二氧化碳排放的同时，实现了比燃烧更高的能源效率。 中国科学家开发出一种方法，把煤放进“电池”里发电，在实现比传统燃烧更高能源效率的同时，做到零二氧化碳排放。 “燃煤发电”往往让人联想到严重污染、高碳足迹和一般的效率。但一种新型直接煤发电技术正在挑战这种刻板印象： 它完全取消燃烧过程，并绕开了长期以来定义煤炭使用的二氧化碳排放问题。 由中国科学院院士、深圳大学谢和平领导的团队，首次建成了他们所称的零碳排放直接煤燃料电池，即ZC-DCFC。 在这一系统中，煤被粉碎、干燥、净化，并经过表面预处理后，被送入电池的阳极室。 氧气被供应到阴极。在电池内部，细煤粉通过氧化物膜发生电化学氧化，直接产生电力，不需要中间蒸汽循环，也不需要机械涡轮机。 在阳极出口处，反应产生的高纯度二氧化碳会被原位捕获，并通过催化转化为有价值的化工原料，例如合成气，或被矿化成碳酸氢钠等化合物。 整个过程安静且清洁。 传统燃煤发电依靠燃烧煤炭产生热量，然后把水煮成蒸汽，带动涡轮发电机运转。 这是一连串能量转换过程，始终受制于内燃机卡诺效率极限。 谢和平在发表于同行评审期刊《Energy Reviews》的论文中指出：“这一过程受卡诺循环限制，将能源效率上限限制在约40%。在ZC-DCFC中，由于避免了燃烧和热机相关的效率损失，它能够实现高得多的理论效率。” 自2018年以来，谢和平团队一步步推动这项技术前进，沿途解决了材料、电池耐久性、燃料处理和连续供煤等问题。 早期直接碳燃料电池一直受到功率密度低和运行寿命短的困扰。 然而，新开发的电池在堆栈可扩展性、长期稳定性、碳转化效率和整体系统集成方面进行了改进，而这些正是该团队在论文中重点攻关的领域。 谢和平说：“这一概念也可以扩展到地下2公里，也就是1.2英里深处的深部煤层。” 从如此深度进行传统采煤和提升煤炭，成本高得令人难以承受。这项技术可以在现场把煤转化为电力，只需要把电力传输到地表。这种方法可能有助于缓解浅层煤炭储量逐渐减少带来的压力。 谢和平团队还正在牵头一个标志性项目，该项目隶属于2025年启动的国家深地探测与矿产资源勘查科技重大专项。 让ZC-DCFC适应高温、高压和腐蚀性环境，将使这种燃料电池能够直接服务于深地探测计划。 这项研究与中国到2060年实现碳中和的目标高度一致。不过，指望这种实验室规模的创新在短期内取代中国现有燃煤发电机组，并不现实。 河钢集团宣钢高级工程师魏志江表示，到2025年底，燃煤发电约占中国总装机容量的45%，但仍供应全国近60%的电力。 与此同时，这些燃煤电厂中有一半仅运行了15年，从工业角度看仍然很年轻。 魏志江指出了实际障碍。 他表示，把直接煤燃料电池从实验室推向广泛商业应用，需要时间和谨慎的成本规划。 因此，他认为这项技术要到2045年之后才会具备成本竞争力。  来源： https://www.scmp.com/news/china/ ... amp;pgtype=homepage Zhang Tongin Beijing Published: 6:00pm, 26 Apr 2026 |
