Trung Quốc biến than thành 'pin', tạo điện sạch không phát thải CO₂

3 giờ trướcBài gốc

Một nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc lần đầu tiên chế tạo thành công thứ mà họ gọi là pin nhiên liệu than trực tiếp không phát thải carbon, hay ZC-DCFC. Ảnh: Shutterstock.

Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một phương pháp tạo điện với hiệu suất năng lượng cao hơn so với đốt truyền thống, đồng thời không phát thải khí CO₂, bằng cách đưa than vào một dạng “pin”.

“Điện than” từ lâu gắn liền với hình ảnh ô nhiễm nặng nề, dấu chân carbon lớn và hiệu suất khiêm tốn. Nhưng một công nghệ điện than trực tiếp mới đang thách thức định kiến này khi loại bỏ hoàn toàn quá trình đốt và tránh phát thải CO₂ – yếu tố vốn gắn liền với việc sử dụng than.

Một nhóm nghiên cứu do ông Xie Heping, thành viên Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Đại học Thâm Quyến, dẫn đầu đã lần đầu tiên chế tạo thành công cái gọi là pin nhiên liệu than trực tiếp không phát thải carbon (ZC-DCFC).

Trong hệ thống này, than được nghiền nhỏ, sấy khô, tinh lọc và xử lý bề mặt trước khi được đưa vào buồng anot của pin.

Oxy được cung cấp cho cực catot, và bên trong pin, bột than mịn trải qua quá trình oxy hóa điện hóa qua một màng oxit, tạo ra điện trực tiếp – không cần chu trình hơi nước hay tua-bin cơ học trung gian.

Tại đầu ra anot, lượng CO₂ có độ tinh khiết cao sinh ra từ phản ứng được thu giữ ngay tại chỗ và chuyển hóa xúc tác thành các nguyên liệu hóa học có giá trị như khí tổng hợp, hoặc khoáng hóa thành các hợp chất như natri bicarbonate.

Toàn bộ quá trình diễn ra êm ái và sạch.

Điện than truyền thống dựa vào việc đốt than để tạo nhiệt, sau đó đun sôi nước thành hơi để quay tua-bin – một chuỗi chuyển đổi bị giới hạn bởi hiệu suất Carnot của động cơ nhiệt.

“Quá trình này bị ràng buộc bởi chu trình Carnot, khiến hiệu suất chỉ khoảng 40%. Với ZC-DCFC, việc loại bỏ tổn thất từ đốt và động cơ nhiệt cho phép đạt hiệu suất lý thuyết cao hơn đáng kể,” ông Xie cho biết trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Energy Reviews.

Từ năm 2018, nhóm nghiên cứu đã từng bước cải tiến công nghệ, giải quyết các vấn đề về vật liệu, độ bền pin, xử lý nhiên liệu và cấp than liên tục.

Các thế hệ pin nhiên liệu carbon trực tiếp trước đây gặp hạn chế về mật độ công suất thấp và tuổi thọ ngắn. Tuy nhiên, phiên bản mới đã cải thiện khả năng mở rộng, độ ổn định dài hạn, hiệu suất chuyển đổi carbon và tích hợp hệ thống.

Theo ông Xie, công nghệ này còn có thể áp dụng cho các mỏ than sâu tới 2 km dưới lòng đất.

Việc khai thác than ở độ sâu như vậy theo cách truyền thống rất tốn kém. Công nghệ mới có thể chuyển đổi than thành điện ngay tại chỗ, chỉ cần truyền tải điện lên bề mặt, giúp giảm áp lực khi nguồn than nông dần cạn kiệt.

Nhóm nghiên cứu của ông cũng đang dẫn dắt một dự án lớn trong chương trình quốc gia về thăm dò lòng đất sâu và tài nguyên khoáng sản, khởi động năm 2025.

Việc thích nghi công nghệ này với môi trường nhiệt độ cao, áp suất lớn và ăn mòn sẽ cho phép ứng dụng trực tiếp trong các nhiệm vụ thăm dò sâu dưới lòng đất.

Nghiên cứu phù hợp với mục tiêu trung hòa carbon của Trung Quốc vào năm 2060. Tuy nhiên, việc kỳ vọng công nghệ quy mô phòng thí nghiệm này sớm thay thế hệ thống điện than hiện tại là không thực tế.

Ông Wei Zhijiang, kỹ sư cấp cao tại HBIS Group, cho biết đến cuối năm 2025, điện than chiếm khoảng 45% công suất lắp đặt nhưng vẫn cung cấp gần 60% điện năng của Trung Quốc.

Trong khi đó, một nửa số nhà máy điện than mới chỉ hoạt động khoảng 15 năm—vẫn còn “trẻ” theo tiêu chuẩn công nghiệp.

Ông Wei nhấn mạnh rằng việc đưa công nghệ pin nhiên liệu than trực tiếp từ phòng thí nghiệm ra thương mại sẽ cần thời gian và chi phí lớn, và có thể chỉ cạnh tranh về chi phí sau năm 2045.

Theo SCMP

Huyền Chi

Nguồn VietTimes : https://viettimes.vn/trung-quoc-bien-than-thanh-pin-tao-dien-sach-khong-phat-thai-co-post197110.html