Công nghệ này được gọi là pin nhiên liệu than trực tiếp không phát thải carbon (ZC-DCFC), do nhóm nghiên cứu của Xie Heping, thành viên Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc thuộc Đại học Thâm Quyến, dẫn đầu.
Thay vì đốt than để tạo nhiệt như các nhà máy điện truyền thống, hệ thống này sử dụng quá trình oxy hóa điện hóa để chuyển trực tiếp than thành điện năng.
Trong quy trình, than được nghiền mịn, sấy khô và xử lý trước khi đưa vào cực dương của pin. Oxy được cấp vào cực âm, nơi diễn ra phản ứng tạo điện thông qua màng oxit, không cần đến tuabin hay chu trình hơi nước trung gian.
Khí CO₂ sinh ra tại cực dương có độ tinh khiết cao được thu giữ ngay trong hệ thống và chuyển hóa thành các sản phẩm hóa học như khí tổng hợp hoặc khoáng hóa thành hợp chất như natri bicarbonat, giúp toàn bộ quá trình vận hành sạch hơn đáng kể.
Khác với điện than truyền thống bị giới hạn bởi hiệu suất nhiệt theo Chu trình Carnot, công nghệ mới loại bỏ tổn thất do đốt cháy, cho phép đạt hiệu suất lý thuyết cao hơn.
Từ năm 2018, nhóm nghiên cứu đã cải tiến công nghệ qua nhiều giai đoạn, khắc phục các vấn đề về vật liệu, độ bền và khả năng vận hành liên tục. Phiên bản mới đã cải thiện đáng kể về mật độ công suất, độ ổn định và khả năng mở rộng hệ thống.
Đáng chú ý, công nghệ này có thể được áp dụng trực tiếp tại các vỉa than sâu tới 2 km dưới lòng đất, cho phép chuyển đổi than thành điện ngay tại chỗ thay vì khai thác và vận chuyển lên mặt đất, qua đó giảm chi phí và áp lực tài nguyên.
Dự án hiện là một phần của chương trình khoa học - công nghệ quốc gia về thăm dò lòng đất sâu của Trung Quốc, khởi động từ năm 2025, với mục tiêu thích ứng hệ thống cho môi trường nhiệt độ và áp suất cao.
Nghiên cứu được đánh giá phù hợp với mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2060 của Trung Quốc. Dù vậy, các chuyên gia nhận định công nghệ này vẫn cần thời gian dài để thương mại hóa.
Theo kỹ sư cấp cao Wei Zhijiang tại HBIS Group Xuansteel, điện than vẫn chiếm tỷ trọng lớn trong hệ thống năng lượng Trung Quốc và các nhà máy hiện tại còn thời gian vận hành dài, khiến việc thay thế hoàn toàn trong ngắn hạn là khó khả thi.
