जीवाश्म इंधन म्हणून कोळशाचा मानवी समाजाच्या विकासावर प्रचंड प्रभाव पडला आहे हे नाकारता येणार नाही. आजपर्यंत, हा ऊर्जेचा सर्वात महत्त्वाचा स्त्रोत आहे, जगभरातील सुमारे 36% वीज कोळसा-आधारित थर्मल पॉवर प्लांट वापरून निर्माण केली जाते. मानवाने किती काळ कोळसा वापरला आहे हे पाहता, आम्हाला त्याच्याशी संबंधित पर्यावरणीय समस्यांबद्दल पूर्ण माहिती आहे. यातील बहुतांश समस्या कोळशापासून वीज निर्मितीसाठी सर्वात सामान्यपणे वापरल्या जाणाऱ्या पद्धतीभोवती केंद्रित आहेत; ते जाळून. ही प्रक्रिया विविध प्रकारचे प्रदूषक हवेत उत्सर्जित करते, आणि कोळशाच्या अशा वाईट प्रतिष्ठेसाठी हे क्रमांक एकचे कारण आहे.

अनेक दशकांमध्ये अभियंत्यांनी कोळशाच्या उर्जा प्रकल्पाच्या कार्यक्षमतेत सातत्याने सुधारणा केली आहे, तरीही पारंपारिक ज्वलन पद्धतींमुळे कोळशाच्या ऊर्जेचा महत्त्वपूर्ण भाग उष्णता म्हणून वाया जातो. त्यामुळे चीनचे शेन्झेन विद्यापीठ आणि चायनीज ॲकॅडमी ऑफ इंजिनीअरिंगमधील शास्त्रज्ञांचा एक गट वेगळ्या पद्धतीचा प्रयत्न करत आहे. या गटाने अलीकडेच एक अभ्यास सुरू केला आहे ज्यामध्ये कोळसा ऊर्जाचा तुलनेने स्वच्छ स्त्रोत म्हणून वापरला जातो. अगदी बाल्यावस्थेत असताना, त्यांनी शून्य-कार्बन-उत्सर्जन डायरेक्ट कोळसा इंधन सेल (ZC-DCFC) नावाची प्रक्रिया परिष्कृत करण्यात व्यवस्थापित केले आहे. हे तंत्रज्ञान वीज निर्मितीसाठी कोळशात साठवलेल्या रासायनिक ऊर्जेचा वापर करते. ते जाळून नाही तर त्याऐवजी इलेक्ट्रोकेमिस्ट्रीच्या तत्त्वांचा वापर करून.

अनेक मार्गांनी, ZC-DCFC प्रक्रिया पारंपारिक कोळशावर चालणाऱ्या पॉवर प्लांटपेक्षा इंधन सेलप्रमाणे काम करते. तथापि, ZC-DCFC चा विकास महत्त्वपूर्ण बनवते, तथापि, अनेक देशांना भेडसावणाऱ्या ऊर्जा आणि इंधन सुरक्षेच्या समस्यांचे निराकरण करण्याची शक्यता आहे.

ZC-DCFC कसे कार्य करते हे समजून घेण्याआधी, पारंपारिक कोळशावर चालणारे थर्मल पॉवर प्लांट ऊर्जा कशी निर्माण करतो हे समजून घेणे आवश्यक आहे. सोप्या शब्दात सांगायचे तर, हे वीज प्रकल्प भट्टीच्या आत मोठ्या प्रमाणात कोळसा जाळतात. भट्टीद्वारे निर्माण होणारी उष्णता पाणी उकळते, जे वाफेमध्ये बदलते. ही वाफ नंतर जनरेटरला जोडलेली टर्बाइन फिरवते जी शेवटी वीज निर्माण करते.

ही पद्धत इतकी प्रभावी आहे की ती आजही वापरली जात आहे. या प्रक्रियेतील एक प्रमुख समस्या, तथापि, त्याची पूर्ण अकार्यक्षमता आहे कारण त्यात अनेक ऊर्जा रूपांतरण चरणांचा समावेश आहे. रासायनिक ऊर्जा उष्णता बनते, उष्णता वाफेचा दाब बनते, वाफेचा दाब यांत्रिक ऊर्जा बनतो आणि यांत्रिक ऊर्जा शेवटी वीज बनते. जर तुम्ही शाळेत ऊर्जा रूपांतरणाची मूलभूत माहिती शिकली असेल, तर तुम्हाला हे लक्षात येईल की या प्रत्येक पायरीमुळे ऊर्जा कमी होते, ज्यामुळे संपूर्ण प्रक्रिया अत्यंत अकार्यक्षम बनते.

या ZC-DCFC प्रणालीचे एक उद्दिष्ट यातील बहुतेक टप्पे दूर करणे आणि या प्रक्रियेत कोळशापासून वीजनिर्मिती अधिक कार्यक्षम करणे हे आहे. ते इंधन (कोळसा) थेट इंधन सेलमध्ये भरून हे उद्दिष्ट अंशतः संग्रहित करते. सेलच्या आत, इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियांमुळे कोळशात असलेल्या कार्बनपासून इलेक्ट्रॉन वेगळे होतात. ते इलेक्ट्रॉन नंतर बाह्य सर्किटमधून वाहतात, एक विद्युत प्रवाह तयार करतात ज्याचा उपयोग घरे, कारखाने किंवा डेटा केंद्रांना उर्जा देण्यासाठी केला जाऊ शकतो. मूलभूतपणे, इंधन सेल प्रथम उष्णता निर्माण करण्याऐवजी कोळशाच्या रासायनिक उर्जेपासून थेट वीज काढतो.

ZC-DCFC तंत्रज्ञानाचे जागतिक लक्ष वेधण्याचे एक मुख्य कारण म्हणजे हानिकारक उत्सर्जन न करणाऱ्या विजेची सतत वाढणारी मागणी पूर्ण करण्याची क्षमता. या तंत्रज्ञानाचे सर्वात मोठे लाभार्थी चीन आणि भारतासारखे देश असू शकतात ज्यांच्याकडे प्रचंड कोळशाचा साठा आहे. ही दोन्ही राष्ट्रे – सौर आणि पवन उर्जेच्या विस्तारात प्रभावी नफा मिळवूनही – वीज निर्मितीसाठी स्थानिक पातळीवर कोळसा मोठ्या प्रमाणात जाळत आहेत आणि जागतिक कार्बन उत्सर्जनात सर्वात मोठे योगदान देणारे आहेत.

ZC-DCFC अखेरीस या देशांना त्यांच्या कोळशाचा साठा अधिक स्वच्छ रीतीने वापरू देऊ शकेल. या तंत्रज्ञानामध्ये शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनांच्या संक्रमणाला गती देऊन या राष्ट्रांची ऊर्जा सुरक्षा सुधारण्याची क्षमता देखील आहे. ईव्ही आणि हायड्रोजनवर चालणाऱ्या वाहनांच्या संख्येत वाढ झाल्याने अखेरीस रस्त्यावरील ICE वाहनांची संख्या कमी होईल. याचा अर्थ भारत आणि चीन या दोन्ही देशांना त्यांची कच्च्या तेलाची आयात बिले कमी करता येतील आणि सध्या अस्थिर तेलाच्या किमतींवर अत्यंत प्रतिक्रिया देणाऱ्या आपापल्या अर्थव्यवस्थेचे संरक्षण होईल. होर्मुझच्या सामुद्रधुनीच्या नाकेबंदीमुळे नुकत्याच झालेल्या इंधन संकटाच्या वेळी हे दिसून आले.

सोप्या शब्दात, जर ZC-DCFC भोवतीचे सध्याचे संशोधन यशस्वी झाले आणि देशांनी अखेरीस ZC-DCFC तंत्रज्ञानाचा त्याच्या क्षमतेनुसार वापर केला, तर ऊर्जेचा सर्वात घाणेरडा स्रोत आजच्या तुलनेत खूपच स्वच्छ होऊ शकतो. यामुळे कोळशाचा पूर्णपणे त्याग करण्याऐवजी, देश हवेत उत्सर्जन न करता जगातील सर्वात मुबलक आणि परवडणाऱ्या ऊर्जा स्रोतांपैकी एक वापरणे सुरू ठेवू शकतात. असे म्हटले जात आहे की, हे तंत्रज्ञान अजूनही नवजात आहे आणि मोठ्या प्रमाणावर अवलंब करण्यापासून अनेक वर्षे दूर आहे.