人造地火
目前煤炭依然是电力主要的来源，但又会产出大量的废渣废气。让煤炭能够被更清洁地利用，一直是能源领域最热门的研究方向之一。煤炭地下气化技术，也许可以解决部分难题。
早在1888年，俄国化学家门捷列夫就提出设想，认为可以让煤以在地下燃烧的方式，直接提供煤气。当时他的提议并未得到认可，直到20年后，英国才开始进行第一次煤炭地下气化试验，苏联也在20世纪30年代建立了试验场。煤炭地下气化，开始从设想走进现实。
煤炭地下气化开采，是把矿井内不适于以传统方式开采的煤炭引燃，加入水蒸气、氧气等气化剂，把煤矿本身变成一个气化炉。它的可燃性产物主要是一氧化碳和氢气，能把传统的物理采煤转化为化学采煤，把建井、采煤和气化三种工艺合而为一，产出的煤气经过净化处理就可用于供热或者发电。
这种开采方式的好处显而易见：成本低、效益高且环保。采用煤炭地下气化技术，不再需要开采和运输煤炭，也不需要在地面洗选和加工；它不仅可以回收矿井遗弃的煤炭资源，而且还可以开采传统技术难以开采或经济性较低的煤层。如果使用地下气化煤气发电，在当前技术水平下，净效率可超过40%，而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的一成左右，还能降低三分之二的二氧化碳排放量，并节省一半以上的水资源消耗。
但是在地下直接转化煤气也有其困难所在：就目前而言，其商业化程度还无法和地上气化相比。地面气化炉是在固定设备中进行的燃烧反应，易于测试和控制；而地下气化的工作面是移动的，管路和产气处理系统也是移动或半移动的，反应状态和安全状态都难以控制。在实际生产中，还会因为地质条件的变化、淋水、瓦斯渗透等情况随机影响，让煤气的组分、热值和流量变得更加捉摸不定。如果把地面气化炉比成稳定的火电站，那么地下气化就是靠天吃饭的太阳能和风能电站。
今年7月份，我国宣布要建立一个发电能力达到1000兆瓦的煤炭地下气化发电站。这意味着，这种技术已经具备了大中型气化矿井的产业示范规模，也许可以让未来的煤电更加清洁。
碳粉发电
与此同时，另外一批研究人员也在开发把煤炭变成二氧化碳的新方式，不过应用的规模更小一些—也许会用在电动汽车中。通过被叫做“直接碳燃料电池”的技术，煤炭可以在变成二氧化碳的过程中发电，省去了更多麻烦，而且更高效。
这种“电池”和太阳能“电池”一样，只是生产电能、而非存储电能的设备。它能以极高的效率完成化学能和电能的转换，而产生的副产品，大多只是纯净的二氧化碳。二十世纪七十年代，人们开始尝试使用熔融的碳酸盐或者强碱做为电解质，用颗粒状、多孔的碳材料做为阳极，使用铁镍这类金属的氧化物作为阴极制造燃料电池。在使用时，碳和水在内部重整成一氧化碳和氢，再与氧气反应成为二氧化碳和水。
虽然看起来很好，但是在这种燃料电池中，对材料的预处理将会是个重要问题。天然的煤炭并不适合直接使用，因为电池阳极的活性取决于结晶混乱度和比表面积，大体来说，结构越不规则、比表面积越大，活性就会越高。人们已经尝试了碳纤维材料和活性炭，也发现把煤用焦油粘接后高温碳化后形成的结构，也能够满足需要。
虽然这种电池看起来还不适合电动汽车—它的工作温度较高，动辄需要400摄氏度以上，但是也许可以作为发电厂的附加清洁模块，或者为小型独立的区域供电。人们更关注的是它的环保、高效以及原材料丰富的优势—美国布鲁克海文国家实验室的计算指出，基于直接碳燃料电池的热电循环系统，热效率能达到90%；而与传统火力发电厂和制氢厂相比，二氧化碳排放量可以减少77%。美国《大众机械》杂志将其评为2010年最有前途的技术之一，足以表现出人们对它美好前景的信心。
2010年，加利福尼亚州自然资源研究所下属的直接碳技术公司开始建造10千瓦直接碳燃料电池原型，而俄亥俄州的Contained Energy公司则已经申请了一些排他性专利，试图在这种新型发电装置的市场上抢得先机。这种新的小型清洁发电方式，也许会改变人们对于传统发电设备的印象，也可能会成为那些缺乏电力的地区的新选择。 |
