سامانه چینی زغالسنگ را به برق تبدیل میکند
برخلاف نیروگاههای سنتی زغالسنگ که همواره با آلودگی بالا انتشار گسترده کربن و بازدهی نسبتا پایین شناخته میشوند این رویکرد تازه تلاش میکند تصویری متفاوت از تولید برق از زغالسنگ ارائه دهد؛ رویکردی که اساساً فرایند احتراق را از چرخه حذف میکند.
به گزارش interestingengineering، در این روش جدید انرژی شیمیایی زغالسنگ مستقیما و بدون احتراق به برق تبدیل میشود؛ بنابراین گاز دیاکسید کربنی که معمولا عامل اصلی اثرات زیستمحیطی نیروگاههای زغالسوز است، در فرایند آزاد نمیشود.
این پیشرفت حاصل کار گروهی به سرپرستی شهی ههپینگ عضو آکادمی علوم چین در دانشگاه شنژن است؛ تیمی که نسل جدیدی از سلولهای سوختی موسوم به سلول سوختی مستقیم زغالسنگ با صفر انتشار کربن (ZC‑DCFC) را معرفی کرده است.
در این ایده زغالسنگ نه بهعنوان سوخت قابلاحتراق بلکه بهعنوان منبع انرژی الکتروشیمیایی بازتعریف میشود؛ رویکردی که میتواند مسیر تازهای برای استفاده پاکتر از منابع فسیلی بگشاید.
در این سامانه زغالسنگ هرگز سوزانده نمیشود. ابتدا به پودر بسیار ریز تبدیل میشود سپس خشک، خالص و از نظر سطحی بهگونهای تیمار میشود که واکنشپذیری آن افزایش یابد. زغالسنگ آمادهشده وارد محفظه آند سلول سوختی میشود و در سمت کاتد نیز اکسیژن تزریق میگردد؛ روایتی که روزنامه South China Morning Post نیز به آن پرداخته است.
درون سلول ذرات زغالسنگ از طریق یک غشای اکسیدی بهطور مستقیم اکسید میشوند و واکنش الکتروشیمیایی ایجادشده برق را در همان لحظه تولید میکند.
این طراحی عملا نیاز به مراحل متداول نیروگاههای حرارتی مانند تولید بخار و استفاده از توربینهای مکانیکی را حذف میکند. دیاکسید کربنی که در خروجی آند تشکیل میشود نیز بهصورت مستقیم در محل جمعآوری میگردد و سپس یا بهکمک کاتالیزور به مواد ارزشمندی مانند گاز سنتز تبدیل میشود یا در قالب ترکیباتی مانند بیکربنات سدیم پایدارسازی شیمیایی پیدا میکند. این شیوه بسته مسیر مدیریت کربن را تکمیل و سامانه را به فرایندی ساکت و پاک تبدیل میکند.
در مقابل نیروگاههای زغالسنگ سنتی برای تولید گرما وابسته به احتراقاند و این گرما برای تولید بخار و چرخش توربینها در یک زنجیره چندمرحلهای استفاده میشود؛ زنجیرهای که ذاتاً با محدودیتهای ترمودینامیکی بهویژه سقف بازدهی چرخه کارنو روبهروست و میزان تبدیل انرژی شیمیایی به برق را محدود میکند.
پیشرفت جدید محدودیتهای توان و دوام را برطرف میکند
شهی میگوید نیروگاههای زغالسنگ متعارف بهدلیل وابستگی به چرخه کارنو از نظر بازدهی معمولا به حدود ۴۰ درصد محدود میشوند، اما سلول سوختی مستقیم زغالسنگ (ZC‑DCFC) با حذف احتراق و اجزای حرارتی از این محدودیتها عبور میکند و ظرفیت بازدهی بسیار بالاتری دارد.
گروه او از سال ۲۰۱۸ بهصورت تدریجی نسلهای مختلف این فناوری را توسعه داده و چالشهای مهمی مانند مواد سلول، دوام، پردازش سوخت و تغذیه مداوم زغالسنگ را هدف قرار داده است. نسخههای اولیه سلولهای سوختی مستقیم کربنی معمولا با مشکل چگالی توان پایین و عمر عملیاتی کوتاه روبهرو بودند، اما طراحی جدید تلاش کرده با بهبودهای مهندسی این مسائل را کاهش دهد.
به گفته تیم پژوهشی نسخه تازه این سلول سوختی بهبودهایی در مقیاسپذیری استک، پایداری بلندمدت، بازدهی تبدیل کربن و یکپارچگی سیستم ایجاد کرده است.
شهی همچنین اشاره کرده که این فناوری قابلیت استفاده در لایههای عمیق زغالسنگ در عمق حدود ۱.۲ مایل (نزدیک به ۲ کیلومتر) را دارد.
در چنین حالتی بهجای استخراج و انتقال زغالسنگ به سطح که فرایندی پرهزینه و پیچیده است سامانه میتواند درجا زغالسنگ را به برق تبدیل کند و تنها انرژی الکتریکی را به سطح منتقل نماید. این راهکار میتواند در شرایط کاهش ذخایر کمعمق، فشار تامین انرژی از منابع زیرزمینی را کاهش دهد.
انتهای پیام/
