- El ZC-DCFC convierte el carbón en electricidad sin combustión ni turbinas
- El sistema de Xie Heping supera el límite de Carnot mediante conversión electroquímica directa
- El polvo de carbón reacciona dentro de la pila de combustible para generar electricidad instantáneamente
Durante más de un siglo, el carbón ha acarreado un estigma ambiental que pocas otras fuentes de energía comparten.
La imagen familiar de chimeneas humeantes ha reducido el humo gris a una abreviatura de contaminación industrial y daño climático.
Sin embargo, un equipo de investigación dirigido por Ji Heping de la Universidad de Shenzhen afirma ahora que la narrativa ha sido reescrita por completo.
El artículo continúa a continuación.
Cómo funciona realmente un sistema sin combustión
El equipo afirma que su tecnología no quema carbón en absoluto y produce electricidad sin dióxido de carbono en la atmósfera.
Un sistema descrito como celda de combustible de carbón directo con cero emisiones de carbono, o ZC-DCFC, reemplaza los procesos impulsados por calor con conversión directa de sustancia química a eléctrica dentro de un entorno de celda controlado.
En lugar de quemar carbón, el sistema muele el combustible hasta obtener un polvo fino, luego lo seca y lo refina.
Luego, el material procesado se somete a un tratamiento superficial para optimizar su respuesta a un entorno electroquímico.
El oxígeno ingresa por el lado del cátodo de la celda de combustible, mientras que el carbón preparado ingresa a la cámara del ánodo.
En el interior de la célula, una membrana de óxido facilita la oxidación directa de las partículas de carbón, generando electricidad en el acto.
Este método elimina etapas convencionales como la generación de vapor y las turbinas mecánicas.
Las plantas de carbón tradicionales funcionan a través de una vía indirecta que quema combustible para generar calor, luego vapor y finalmente rotación mecánica.
Esta cadena de varios pasos alcanza un techo rígido conocido como límite de Carnot, que normalmente limita la eficiencia térmica a aproximadamente el 40%.
Una pila de combustible de carbón directo con cero emisiones de carbono no pierde energía porque no participa en la combustión.
El nuevo método convierte la energía química directamente en electricidad, con eficiencias potenciales que alcanzan el 90%.
Gestionar sin carbono
Cuando el carbón ingresa a la cámara anódica, la reacción produce dióxido de carbono, que se captura inmediatamente en el sitio.
En lugar de ventilar el gas a la atmósfera, el sistema lo convierte catalíticamente en una materia prima química útil, como el gas de síntesis.
Esto puede estabilizarlo en compuestos como el bicarbonato de sodio, que se utilizan en aplicaciones industriales, materias primas químicas o tratamiento de gases de combustión.
Este manejo de circuito cerrado hace que la operación sea silenciosa y limpia, un método que contrasta con la combustión de carbón normal.
El enfoque podría resultar fundamental para limpiar la creciente industria de centros de datos de China, que exige una gran cantidad de energía de carga base y al mismo tiempo enfrenta una presión creciente para reducir las emisiones.
Desde 2018, el grupo de investigación de Xie ha mejorado gradualmente la tecnología mediante iteraciones continuas, abordando problemas persistentes en la ciencia de los materiales y la viabilidad celular.
Las versiones anteriores de pilas de combustible de carbono directo luchaban con una baja densidad de energía y una vida operativa corta.
El último diseño mejora la escalabilidad de la pila, la estabilidad a largo plazo y la eficiencia de conversión de carbono.
Xie afirma que el concepto podría aplicarse a vetas de carbón profundas a aproximadamente 1,2 millas bajo tierra, convirtiendo el carbón en electricidad sin costosas operaciones de minería y transporte.
Si las afirmaciones son ciertas, esta tecnología podría marcar un punto de inflexión no sólo para China sino también para muchos países que han “abandonado” sus minas de carbón debido a la proliferación del petróleo crudo.
a través de SCMP
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