Fejlesztés alatt áll egy szén üzemanyagcella, amellyel kitermelés és égés nélkül, elektrokémiai úton termelhető villamosenergia. Zéró szén-dioxid kerül a légkörbe.
A globális energiapiacon évtizedek óta a környezetszennyezés és a klímaváltozás egyik legfőbb felelőseként tekintenek a szénre, ám egy friss technológiai áttörés most alapjaiban írhatja át ezt a vélekedést. A Sencseni Egyetem kutatói Hszie Ho-ping professzor vezetésével olyan rendszert hoztak létre, amely, ellentétben egy klasszikus szénerőmű gyakorlatával, nem elégeti a fosszilis tüzelőanyagot, hanem annak kémiai energiáját alakítja át, így közvetlenül, helyben termelhető villamosenergia. Ez a megoldás egyszerre kínál választ a hatékonysági korlátokra és a szigorodó környezetvédelmi előírásokra, mivel a folyamat során egyáltalán nem távozik szén-dioxid a légkörbe.
Búcsú a gőzturbináktól és a szénerőmű óriási kéményeitől
A hagyományos szénerőművek működése során a szenet elégetik, a keletkező hőt vízgőz fejlesztésére használják, amely azután hatalmas turbinákat hajt meg. Ez a többlépcsős folyamat azonban jelentős energiaveszteséggel jár. A kínai kutatók által bemutatott, zéró szén-dioxid-kibocsátású, közvetlen szén-üzemanyagcella (ZC-DCFC) ezzel szemben teljesen feleslegessé teszi a gőzkörforgást.
Az eljárás során a szenet finom porrá őrlik, megtisztítják és felületkezelik, majd az anódkamrába vezetik, ahol egy oxidmembrán segítségével, elektrokémiai reakció útján termelnek áramot.
Az innováció egyik legfontosabb eleme a melléktermékek kezelése. A reakció során keletkező szén-dioxid nem kerül ki a szabadba, lévén már a helyszínen megkötik. Ezt követően vagy értékes vegyipari alapanyaggá, például szintézisgázzá alakítják, vagy kémiai úton stabilizálják, például nátrium-hidrogén-karbonátot hoznak létre belőle. Ez a zárt láncú működés teszi lehetővé, hogy a rendszer csendesen és tisztán üzemeljen – írja a South China Mornng Post.
„A hagyományos szénenergia-folyamatot gúzsba köti a Carnot-ciklus, amely a termikus hatásfokot nagyjából 40 százalékban korlátozza. A ZC-DCFC viszont elkerüli az égéssel és a hőalapú motorrendszerekkel járó energiaveszteséget, ami lényegesen magasabb elméleti hatásfokot tesz lehetővé” – magyarázta Ho-ping.
Áramtermelés a mélyben
A technológia nem csupán a hatékonyság, hanem a tartósság szempontjából is szintet lép a korábbi kísérleti fázisokhoz képest. A kutatócsoport 2018 óta finomítja a rendszert, válaszolva azokra az anyagtudományi kihívásokra, amelyek korábban rövid élettartamot és alacsony teljesítménysűrűséget eredményeztek. A legújabb változat már stabilabb működést és jobb skálázhatóságot mutat – közelebb hozva az ipari alkalmazást.
A kutatási eredmények a jövőben radikálisabb környezeti előnyökkel is járhatnak, hiszen a technológia alkalmas lehet arra, hogy közvetlenül a föld alatt, akár kétkilométeres mélységben lévő széntelepeken üzemeltessék.
Ebben az esetben a szenet ki sem kellene bányászni vagy a felszínre szállítani, ami hatalmas költségmegtakarítást és kisebb környezeti terhelést jelentene.
„A rendszer a helyszínen alakíthatná villamos energiává a szenet, és csak az áramot továbbítaná a felszínre” – jelentette ki a projekt vezetője. Ez a megközelítés különösen akkor válhat fontossá, amikor a könnyen elérhető, sekélyebb szénkészletek elapadnak, és a kitermelés egyre bonyolultabbá válik.
A címlapkép illusztráció. Forrás: Dominik Vanyi / Unsplash
A legutóbbi kivitelezési fázisban több mint kétezer köbméter beton került az 5. blokki nukleáris sziget épületeinek alaplemezébe – számolt be a paks2.hu.