Forskare vid Massachusetts Institute of Technology har utvecklat en metod att öka koleldade kraftverkens prestanda genom att kombinera förgasning med bränslecellteknik. Vid alstring av el från kol kan bränslets effektivitet fördubblas jämfört med dagens konventionella kolkraftverk.
De flesta av världens länder har enats om att genomföra betydande minskningar ifråga om deras utsläpp av växthusgaser, men att uppnå dessa mål utgör fortfarande en betydande teknisk, ekonomisk och politisk utmaning.
IEA har räknat ut att även med de nya avtalen på plats, kommer den globala koleldade kraftproduktionen att öka under de närmaste decennierna. Att hitta ett renare sätt att använda kol för kraftproduktion skulle kunna vara ett betydelsefullt steg mot att uppnå minskning av koldioxidutsläpp samtidigt som behoven hos en ständigt växande världsbefolkning tillgodoses.
Forskare vid Massachusetts Institute of Technology, MIT anser att det möjligt att generera el från kol med betydligt större effektivitet.
Konceptet lanserades nyligen av institutets forskare, Katherine Ong och Ronald C. Crane och professor Ahmed Ghoniem. Nyckeln är att koppla samman två välkända tekniker, kolförgasning och bränsleceller till ett enda system.
Kolförgasning är ett sätt att utvinna brännbart gasformigt bränsle från pulvriserat kol, snarare än att bränna kol traditionellt. Tekniken används ofta i kemiska bearbetningsanläggningar som ett sätt att framställa vätgas. Bränsleceller producerar el från ett gasformigt bränsle genom att passera genom ett batteri-liknande system där bränslet reagerar elektrokemiskt med syre från luften.
”Charmen” med att kombinera dessa två system, enligt Katherine Ong, är att båda processerna fungerar på temperaturer på minst 800 grader celsius.
– Kombineras båda processerna i en enda anläggning blir det möjligt att för de två komponenterna att utbyta värme med minimala energiförluster. I själva verket skulle bränslecellen därmed kunna generera tillräckligt med värme för att upprätthålla processens förgasningsfas, vilket eliminerar behovet av ett separat värmesystem, som vanligtvis står för förbränningen av kol, säger Katherine Ong.
Enligt henne fungerar kolförgasning bäst vid lägre temperaturer än förbränning och "är effektivare än att bränna”.
Först söndersmulas kolet till ett pulver, som sedan upphettas i ett flöde av het ånga, ungefär som när popcorn värms i en tryckluftkastrull. Värmen leder till kemiska reaktioner som frigör gaser från kolets partiklar, främst i form av kolmonoxid och vätgas. Båda kan sedan producera el i en bränslecell.
Dessa gaser kan sedan ledas från en förgasare till en separat behållare med bränsleceller i det kombinerade systemet. Det är också möjligt att i slutändan installera ett bränslecellsystem i en kammare med förgasare så att den varma gasen går rakt in i cellen. I bränslecellen separerar ett membran kolmonoxid och väte från syre och bidrar därmed till en elektrokemisk reaktion som genererar elektricitet utan att bränna bränslet.
Eftersom ingen förbränning förekommer, producerar systemet mindre aska och andra luftföroreningar än vad som skulle vara fallet generering genom förbränning.
Forskarna hänvisar till det faktum att konventionella koleldade kraftverk har normalt mycket låg effektivitet. Endast 30 procent av den energi som finns i bränslet omvandlas till faktisk elektricitet. I jämförelse, kunde den föreslagna kombinerade förgasnings- och bränslecellsystemet ge effektivitetsvinster mellan 55 och 60 procent.
