中国研究人员展示了ZC-DCFC（零碳直接煤燃料电池），这是一种电化学电池，可以不进行明火燃烧直接将碳转化为电能。该系统将煤炭用作燃料，而不是燃烧煤炭来产生蒸汽和驱动涡轮机，在一个密封回路中运行：
- 在阳极，碳释放电子。
- 这些电子通过外部电路流动并产生电流。
- 在阴极，氧气接收电子并完成反应。
结果是一个更高效的过程，热损失远低于传统电厂。
主要优势
- 能源效率：实验室中高达80%；在实际条件下，介于55-60%。
- 集中排放：CO₂以纯净流生成，这便于捕获和储存。
- 污染物减少：避免了燃烧时典型的气体混合（氮气、颗粒物、灰烬）。
中国的能源背景
根据国际能源署的数据，2024年中国60%的电力来自煤炭。2025年增加了78吉瓦的新热电容量，相当于数十个电厂。
在这种情况下，ZC-DCFC并不寻求立即消除煤炭，而是使其危害减少，同时向可再生能源迈进。
CO₂的捕获和利用
排放的集中为以下方面打开了大门：
- 地质储存。
- 矿化将其转化为固体岩石。
- 工业再利用于化学过程或建筑材料中。
像冰岛的Climeworks这样的例子已经在探索这些途径，中国也在矿区附近研究类似的解决方案。
技术挑战
- 煤炭准备：研磨至小于10微米，去除硫和杂质。
- 高温：在600°C至900°C之间，导致腐蚀和热疲劳问题。
- 杂质：硫、氯和碱金属攻击电极。
- 连续操作：任何流动中断都可能阻塞电池。
创新思路
一个建议是将这些电池直接安装在地下矿井中（1,000-2,000米深）。在那里，煤炭将转化为电力而无需运输到地表，同时CO₂将在地下储存。虽然理论上高效，但在安全和维护方面提出了挑战。
“煤电池”不是最终解决方案，而是一种过渡技术：在向替代能源过渡的同时减少煤炭的影响。其最大价值在于概念：从源头控制排放来产生能源。如果能够扩大规模，它可能与碳捕获和利用系统（CCUS）集成，成为全球能源转型中的一个重要步骤。
