Ученые из МТИ придумали получение электроэнергии из угля без его сжигания

Москва, 16:17, 05 Апр 2016, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Невзирая на договоренности большинства стран мира о сокращении выбросов парниковых газов, Международное энергетическое агентство прогнозирует, что мировая угольная генерация электроэнергии будет расти в ближайшие несколько десятилетий. Как следствие, нужно находить более рациональный способ использования угля.

Исследователи Массачусетского технологического института придумали возможность получения электроэнергии из угля с гораздо большей эффективностью, возможно, достигая вдвое большего КПД против сегодняшних обычных угольных электростанций. Это будет означать, при прочих равных условиях, 50-процентное сокращение выбросов двуокиси углерода для такого же количества электроэнергии. Ключевым элементом является объединение в единую систему двух известных технологий — газификации угля и топливных элементов.

Газификация угля позволяет извлечь горючие газообразные топлива из угольной пыли, не сжигая сам уголь. Данная техника широко используется как способ получения газообразного водорода. Топливные элементы производят электричество из полученного газообразного топлива путем пропускания его через батарею, в которой топливо электрохимически реагирует с кислородом из воздуха.

Привлекательность сочетания этих двух систем в том, что оба процесса работают при высоких температурах — 800 градусов по Цельсию и более. Совмещение их на одном предприятии, позволит объединить две составляющие теплообмена с минимальными потерями энергии. Фактически, топливный элемент будет генерировать достаточно тепла для поддержания процесса газификации, что исключает необходимость отдельной системы нагрева, которая обычно обеспечивается за счет сжигания части угля.

Газификация угля, сама по себе, работает при более низких температурах, чем сжигание, но является более эффективной. Сначала уголь измельчают в порошок, который затем нагревают в потоке горячего пара. Высокая температура приводит к химическим реакциям, которые выпускают газы из частичек угля — в основном окись углерода и водород, которые могут производить электричество в твердооксидных топливных элементах.

В комбинированной системе, эти газы будут передаваться из газификатора в отдельную стопку топливных элементов. В топливных элементах мембраны отделяют окись углерода и водород от кислорода, способствуя электрохимической реакции, которая генерирует электроэнергию без сжигания топлива.

Поскольку нет никакого горения, система производит меньше пепла и других загрязняющих веществ, чем при сжигании. Она производит углекислый газ, но в чистом потоке и не смешанный с воздухом, как в обычной угольной электростанции. Углекислый газ затем можно утилизировать.

Система будет дороже, чем существующие электростанции, но первоначальные вложения капитала могут быть погашены в течение нескольких лет за счет КПД системы. Учитывая важность сокращения выбросов, первоначальные капитальные затраты могут быть легко оправданы, особенно, если будут применяться высокие тарифы на двуокись углерода, выделяемую при сжигании ископаемых топлив.