4月16日，深圳大學謝和平院士團隊在國際期刊《Energy Reviews》發表了題為「Towards Zero-carbon-emission Direct Coal Fuel Cells for Power Generation」重點專題文章。首次構建了近零碳排放直接煤燃料電池（ZC-DCFC）這一煤炭發電全新原理技術及實施策略與核心技術架構，系統闡述了ZC-DCFC在燃料處理、關鍵材料開發、單電池與電堆設計、原位零碳轉化等核心環節的技術挑戰與攻關路徑，並圍繞ZC-DCFC電堆規模化、長期穩定性、碳轉化效率、系統集成及應用場景進行了深入分析與展望。該工作為解決傳統燃煤發電高排放、低效率瓶頸提供了新思路，助力破解全球煤炭發電碳排放難題。

　當前，碳中和已成為國際共識。然而，受區域發展歷程、資源稟賦差異，以及新能源間歇波動性因素制約，煤炭等化石能源仍是全球能源供應的基礎，以整體煤氣化聯合循環（IGCC）為代表的燃煤發電技術仍佔據主導地位。此類技術受卡諾效率極限的根本制約，能源轉化效率約45%，不考慮碳捕集下，平均碳排放強度超800 克 CO2/千瓦時，煤炭深度脫碳難以突破。因此，亟需變革傳統燃煤發電方式，探索清潔、高效、零碳排放的煤炭發電新技術。

　自2018年起，謝和平院士團隊率先提出了近零碳排放直接煤燃料電池發電技術（ZC-DCFC）概念：即煤炭不通過燃燒，通過氧化膜實現電化學氧化，直接轉換成電能，同時在系統內CO2直接催化、轉化、礦化、電化等，實現近零碳排放發電利用並產生高價值產物。團隊持續攻關，相繼在ZC-DCFC關鍵高性能材料開發、電池力學失效機制與防治、煤燃料活化處理、電極微結構優化、CO2近零碳催化/轉化/礦化等方面取得了一系列重要進展，相關成果已在Nature、Nature Energy、Nature Communications、Joule、Energy Reviews、Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Applied Energy等期刊發表，獲批國內國外相關專利保護10餘項，已列入團隊所在的「深地工程智能建造與健康運維全國重點實驗室」重點研究方向（「深地深海深空綠色能源開發」領域）。此外，該技術獲批面向2035國家「深地」科技重大專項項目。在淺部煤炭資源正逐步枯竭的背景下，ZC-DCFC可為深部固體煤炭資源原位流態化開採理念中的「深部煤炭原位電化」關鍵技術提供支撐。

　未來，煤炭的低碳零碳清潔利用是平衡全球碳中和目標與各國能源安全自主的關鍵。本工作所提出的ZC-DCFC原理技術，有助於突破傳統煤炭發電利用的固有局限，破解煤炭燃燒發電的碳排放難題，使煤從本質上成為清潔能源，為煤炭零碳高效利用提供全新理論與技術支撐。（記者 林麗青）

　頂圖 近零碳排放直接煤燃料電池（ZC-DCFC）原理及技術架構