美國俄亥俄州立大學的一個研究組歷時兩年開發了一種清潔用煤的方式，在燃燒系統方面的研究取得了重大進展。該研究組能在不通過空氣助燃的情況下以化學方法實現煤炭清潔利用，并可以捕獲反應過程中產生的99%的二氧化碳。
煤炭的清潔利用可以說是目前全球最熱門的研究課題之一，其中的關鍵是如何處理煤燃燒后產生的二氧化碳。
由中國工程院外籍院士、美國俄亥俄州大學范良士教授領導的研究小組利用煤直接化學循環技術開發的研究裝置，成功使煤釋放熱量的同時，捕獲了反應過程中產生的99%的二氧化碳。在經過25千瓦的試驗裝置持續1周以上的技術測試后，該技術被證實可以減少或消除包括二氧化碳和煙霧形成氮氧化物在內的各種污染物。
在普通的燃煤電廠中，煤炭通常會變成細粉狀，在空氣中燃燒后產生蒸汽驅動渦輪機來發電。整個過程都處于高溫狀態，生成的污染物氧化氮和二氧化碳很難被隔離。實際上，煤與空氣并沒有發生化學反應，它反而會與含氧材料，如氧化鐵直接反應。
該技術的要點是如何在燃料中加入氧化金屬微粒實現化學反應。在研究小組開發的煤直接化學循環技術中，使用的燃料是煤粉，氧化金屬微粒是氧化鐵粉。其中煤粉的直徑為100微米左右，相當于人頭發絲的粗細；氧化鐵粉的直徑約為1.5到2毫米。
將煤和氧化鐵粉混合加熱至高溫后發生化學反應。煤中的碳和氧化鐵中的氧反應后生成近純的二氧化碳被排到收集器中，剩下高溫的鐵和煤灰。因鐵粉的直徑遠遠大于煤灰，因此可以很容易將煤灰從系統中分離，而高溫鐵粉則可用來發電，然后與空氣接觸再次氧化后循環使用。
盡管這個過程相對復雜，但其有兩個優點：一是可以得到純二氧化碳氣流，很容易捕捉和儲存；二是燃燒的鐵在相對低溫度的環境就可以發生反應，不會產生氧化氮。
要想獲得相同的結果，也可以將煤炭在純氧環境中燃燒，但是通過設備生產純氧的成本極高，而這種化學循環技術所增加成本在該技術大規模使用后，相對于發電廠的能效提高和減排收益而言可以忽略不計。
該技術在實驗室中已經取得成功，研究小組的實驗裝置連續運行203個小時后被主動中止。利用該技術的大型試驗裝置已經開始建設，預計2013年底開始運行。
按照美國能源部的規定，清潔能源技術的發電成本不能高于現有發電技術的35%，同時能收集產生的90%以上的二氧化碳。研究人員相信他們的技術將會超過能源部的標準規定。
據了解，研究人員還在開發另一種化學循環，即煤炭氣化及由此產生的合成氣（氫氣和一氧化碳），目前該項目正在一個250千瓦的實驗工廠測試。
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