Kömür Güç Üretiminin Evrimi
Kömür, bir yüzyıldan fazla endüstriyel gelişme sağladı, dünya çapında ekonomilere güvenilir bir temel yük elektrik sağlıyor. Ancak geleneksel kömür yakmanın çevresel maliyetleri -sulfur dioksit (SOD:0)[Dönetici:0)2), azot oksit oksitler (NO) bu yığınlamalar, bu tür bir elektrik akımına dönüşen elektrik akımına kadar yakıt tasarrufu sağlayan elektrikli enerji yaklaşımlarını azaltmak için daha temiz bir arama yaptı.
Elektrokimyasal Desulfurizasyon
Kömür yakma gazlarından sulfur, elektrik endüstrisi ile karşı karşıya olan en eski çevresel zorluklardan biridir. Geleneksel flore-gas desulfurization (FGD) sistemleri, genellikle tıperleri olarak bilinen, kermileri kullanarak, kireçtaşı üretmek, gypsum üretmek, bu sistemler çok miktarda su ve enerji tüketiyor ve önemli katı atıklar yaratıyorlar.
Elektrokimyasal desulfurizasyon daha zarif bir yaklaşım sunuyor. Bu sistemlerde, flue gazı, SO2'nin bir elektrokimyasal hücreden geçtiği veya kedihode azaltıldığı, hücre konfigürasyonuna bağlı olarak, tipik bir kurulum, bir proton-exchange membranı (PEM) veya alkali elektrolitli bir elektrolit ile su geçirmez bir enerji miktarı daha yüksek miktarda susayabilir.
Son araştırmalar bu hücrelerde kullanılan katalizörleri geliştirmeye odaklandı. Platinum tabanlı katalizörler SO2 oksidasyon için en aktif kalır, ancak yüksek maliyeti metal oksitler, metal-organik çerçeveler (MOF) gibi alternatif malzemelerin gelişimini teşvik etti ve non-precious-metal alaşımları, ABD Enerji Bakanlığı'nın Fossil Enerji ve Karbon Yönetimi Ofisi'nin (FLT) diğer bazı pahalıya kıyasla daha iyileştirilmiş bir dönüşüm elde edebildi.
Bir başka umut verici değişken, elektrotoksit yüzeyine ulaşmak için sadece SO2'ye izin veren seçici bir membran reaktörü birleştirir. Bu, yüksek gaz temizliğine ve genel sistemi basitleştirir. Pilot ölçekli testler% 98'i aştı, ek olarak, kimyasal pazara satılabilecek ek miktarda sulic asit üretmek için kullanılan effici maliyetlerle.
NOxidation Of NOxidation of NOx
Nitrogen oksitler kömür yanmasından başka bir büyük kirleticidir, smog ve asit yağmuruna katkıda bulunur. Elektrokimyasal yöntemler de NOx'i hemen hemen hemen hemen hemen hemen SO2'yi ortadan kaldırmak için geliştirilmektedir.Bir elektrokimyasal zeminberde NO2'ye ilk kez, hem de izole edilmiş bir katalizal azalma (SCR) sistemlere indirgenmesi potansiyele sahiptir.
Elektrokimyasal Karbon Yakalandı ve Dönüşüm
Enerji santralinin hava kirliliğini azaltmak için CO2'yi hazırlamak, elektrik santralinin net verimliliğini azaltmak için önemli bir buhar gerektirir. Elektrokimyasal karbon yakalama ayrıca CO2'yi değerli ürünlere dönüştürmek için kapıyı açıyor.
CO2 Ayrılma için Elektrokimya Membran
Elektrokimyasal membran sistemleri, CO2 konsensüsünün başına CO2 taşıması için uygun bir şekilde permeable membran kullanıyor.En gelişmiş tasarımlardan biri, karbonat iyonları (CO32-) ile yapılan karbonat iyonları, bir CO2 koncentratör olarak kullanılan bir CO2 boru hattında, yüksek çözünürlükte CO2'yi salıvermiş veya karbonatların üzerindeki etkisinden daha düşük olan bir akışla serbest bırakmaktır.
Elektro-swing Ad
Elektro-swing adorpsiyon olarak bilinen yeni bir yaklaşım, yüksek CO2 kapasiteye sahip olan ve çevrede baskılar uygulanan ve serbest bırakıldığında, mevcut kömür santralleri için uygun olan enerjinin, yüksek CO2 kapasiteye sahip olduğu ve hızlı geçiş kinetiğine sahip olduğu malzemelerle kaplı olduğu gibi, bunları da serbest bırakmalı ve serbest bırakmalı.
Elektrocatalytic CO2 Dönüşüm
Yakalanan bir kez CO2 depolanmak zorunda değildir; bakır nanoparçacıkların kullanımı gibi, yakıtların yüzde 80'i kopyalanan ve bu işlem etkili bir şekilde kapalı bir karbon döngüsü yaratır: kömür yakmanın son gelişmeler, fosil yakıtların kullanımı gibi, şimdiye kadar üretilen enerji verimliliğine göre yüzde 80'i aştı.
Kömür-Derived Syngas için Yakıt Hücre Teknolojileri
Doğrudan kömür yakmak yerine, başka bir rota kömürün singas (profeksiyon ve karbon monoksit karışımı) üretmek için ilk gazını içerir ve sonra bir yakıt hücresine beslenir. Solid oksit yakıt hücreleri (SOFCs) özellikle bu uygulama için caziptir, çünkü yüksek sıcaklıklarda çalışabilirler (700-1.000 °C), bu da onları singas'da bazı olumsuzluklar için teşvik eder ve kalan mettan iç reforma izin verir.
Modern SOFCs, yüzde 60-65 elektrik verimini elde etti, elektrikten 33–40 tipik olarak, yakıt tüketimi ve emisyonlarını doğrudan azaltan bir döngü ile bir araya geldiğinde, genel sistem efficileri yüzde 85'e yaklaşabilir. Bu dramatik gelişme, her kilovat-saat elektrik üretmek için gerekli olan elektrik enerjisinin doğrudan yakıt tüketimi ve emisyonlarını azaltması anlamına gelir.
Araştırma çabaları, SOFC anodlarının dayanıklılığını, milyonda 50 parçaya maruz kaldığında iyileştirmeye odaklanmıştır.Ayrıca, özellikle sulfur ve arsenic bileşikler.Google anode material such as doped ceria and strontium titanate have shown against levels to 50 parts to the lowergas, especially sulfur and arsenic components.
Doğrudan Karbon Yakıt Hücreleri
Doğrudan karbon yakıt hücresi (DC) belki de kömür gücüne en radikal elektrokimyasal yaklaşımdır. İlk gaz gazlı gaz veya bir kazanda hava ile tepki vermek yerine, DCFC doğrudan bir yakıt olarak karbon kullanır.
DCFC'lerin birincil meydan okuması, sağlam karbon parçacıklarının ortadan kaldırılmasıdır. Araştırmacılar, nispeten düşük sıcaklıklarda (400-600 °C) karbonatını kolaylaştırmaktadır.
Son yenilikler, DAFC'lerin yüksek karbon kullanımı ile kömür yakıtlı karbon malzemeleri kullanarak, tepki oranlarının geliştirilmesi için kullanılan enerji seviyelerinin 300 mW/cm2'ye doğrudan karbonu entegre eden DCFC-SOFC sistemleri, DAFC'lerin yüksek karbon kullanımını birleştirerek, DAFC'lerin yüksek karbon kullanımını birleştirerek, DAFC'lerin yüksek karbon kullanımını da içeren bir güç kesintilerini göstermiştir.
Komustiondan önce kömürün yüksek lisanslanması
Bir diğer gelişmekte olan strateji, kömürün kendisini ön plana çıkarmak için elektrokimyasal süreçleri kullanmaktır, mineralleri ortadan kaldırmak ve kömürün verimsiz bir miktara ulaşan karbon matrisini kısmen yumuşak, daha reaktif yakıt üretmek için kullanmaktır. Elektrokimyasal leaching, kömür pore yapısını kullanmak için bir elektrik alanı kullanır, disrel hidroksit ve bazı ash-form mineralleri ortadan kaldırır.
Kömürün oksijenli hidrokarbonlar üretmek için elektrokimyasal oxidasyon da dikkat çekiyor. Bu süreçlerde kömür asitli bir elektrolitte ve kömürün kömürün yakıtı oluşturmak için karbona neden olan elektrik, kömürü yakıt olarak kullanarak etkili bir şekilde kullanmak için tedarik edilebilir.
Yenilenebilir Enerji ile entegrasyon
Kömür gücü için elektrokimyasal teknolojilerin en çekici yönlerinden biri, yüksek yenilenebilir enerji kaynakları ile rüzgar ve güneş gibi değişken enerji kaynakları ile entegre etme yeteneğidir. CO2 elektroliz ve desülfurizasyon gibi süreçler hızla kısaltılabilir - birkaç dakikaya kadar şarj edilebilir - onları daha iyi bir şekilde dengelemek için ideal hale getirebilir - bu tür yüksek yenilenebilir enerji kaynakları sırasında, daha yüksek enerji tasarrufuna yol açabilir ve mevcut kömür tesisatından CO2 ile daha düşük enerji tasarrufu sağlayabilir.
Meydanlar ve Gelecek Yollar
Teknik ilerleme etkileyici olsa da, bu elektrokimyasal teknolojiler dünyanın kömür filosunda ölçeklendirilebilir. En önemli meydan okuma maliyeti. Elektrokimyasal hücrelerde kullanılan gelişmiş katalizörlerin ve membran materyallerin çoğu, tipik güç bitki işletim döngüleri için hala çok kısadır. Örneğin, SOFC yığınları şu anda 40.000-160 saat sonra değiştirilmesine ihtiyaç duyarken, 30 yıllık kömür santralinin 26.000 saatlik sürekli veya yakın çalışma süresine ihtiyaç duyabilir.
Malzemeler ilgili bir endişedir. Yüksek işletim sıcaklıkları, koreatif elektrolitler ve mevcut bitki dengesindeki kirleticilerin tüm bozulmaları hızlandırır. koruyucu kaplamalara, gelişmiş seramiklere ve kendi kendine özgü malzemeler devam eden yeni tesislere göre daha zorlu bir şekilde ulaşır. Başka bir konu, ısı değiştiricileri, gaz temizleme trenleri ve buhar döngüleri gibi mevcut tesislerin dengesi ile elektrokimyasal modüllerin entegrasyonudur.
Politika cephesinde, karbon azaltımı ve sequestrasyon için destekleyici bir düzenleyici ortam, CO2 emisyonlarının fiyatlandırılması için gerekli olacaktır. ABD'nin Serbestleştirilmesi Yasası ve diğer ülkelerdeki benzer politikalar, doğrudan elektrokimya yakalama sistemleri için vergi kredilerini sunar.
Önümüzdeki en umut verici yörünge, tek bir bitkide birden fazla elektrokimyasal teknolojiyi birleştirmektedir. Bir gelecek "e-koal" tesisi, yakıtı temizlemek için elektrokimyasal ön tedaviyi kullanabilir, kömürü diğerlerine veya gaz değiştirici-SOFC sistemine kadar iyileştirici bir güç üretimine geçirir ve sonra kömür santrallerini temin etmek için elektrokimyasal membranları kullanabilir ve sonunda CO2'yi yenilenebilir yakıt kullanan sentetik yakıtlara dönüştürür.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Elektrokimyasal teknolojiler kömür enerji üretimi için olasılıkları yeniden şekillendiriyor.Desulfurization ve karbon yakalamadan enerji güvenliği ve ekonomik istikrar için kömüre güvenmeye devam eden bölgelerde, elektrokimyasal inovasyon, elektrik üretiminin verimliliğini artırmak için en güvenilir yolu temsil ediyor.