前沿科技之入海口盐度差可发电

扫街 · 发表于 2011-6-2 16:37:08

不同的盐度存在于淡水与海水之间，这有望作为可再生能源的一个巨大来源。能源需要用来淡化海水，而逆向运行这一过程就可产生能量。现在，有一种新的方法是基于传统的电池设计，使用纳米材料可以提供一种技术，经济地利用这种能源。

盐溶液：这一装置发电采用的不同盐度存在于淡水和海水之间。这两个箔状结构用作正负电极；玻璃灯泡是参比电极（reference electrode）。
来源：麻省理工科技创业

这一新设备开发者是斯坦福大学（Stanford University）的研究人员，设备包含一个电极，可吸引正钠离子，另一个电极可吸引负氯离子。这些电极浸在盐水中，就会吸引水中钠离子和氯离子，这些运动的离子产生电流。电极充电需要排干盐水，用淡水取代，运用相对低压电流，吸引离子离开电极。淡水被排出后，电极就可以吸引更多的离子，这需要下一批盐水。
“这是水脱盐的相反过程，脱盐时，你注入能量，生成淡水和浓度更高的盐水，”崔易（Yi Cui）说，他是斯坦福大学材料科学和工程学教授，也是这项研究的领导者。“在这里，你开始是采用淡水与浓缩盐水，然后产生能量。”
崔易的小组可以转换为电能的是74%的潜在能量，这些潜在能量存在于咸水和淡水之间，而且可以不降低性能运行100多个循环。放置这些电极时更近地放在一起，崔易说，这就可以使电池达到85%的效率。
电厂采用这一技术，选址就要靠近三角洲，就是淡水入海处。崔易说，每秒排干50立方米的河水，一家发电厂就可以生产高达100兆瓦的电力。他计算，如果所有淡水，也就是全世界所有的沿海江河都被利用，他的盐度梯度（salinity-gradient）工艺就可产生2太瓦（terawatts）电力，大约是目前全球耗能的13%。
但是，这种广泛的使用会严重干扰敏感的水生环境。“我认为只能利用非常小的一部分，否则将是一场生态灾难，”麦麦那凯姆•伊利米勒（Menachem Elimelech）说，他是耶鲁大学（Yale University）环境工程项目主任。伊利米勒表示，有必要预处理，除去水中悬浮物质，包括生物。这样的处理需要能量，会增加成本，而且本身严重扰乱生态系统，如果大规模进行就会这样。
以前有些研究，利用的能量也是来自具有盐度差的咸水和淡水，但主要重点是一项工艺，就是所谓的压力延缓渗透（pressure-retarded osmosis）。在这种方法中，淡水和海水注入单独的空间，其间的分隔采用人工膜。较高盐度的盐水吸引淡水穿过膜，这样增加的压力是针对盐水一侧的。受压的水随后用来驱动涡轮机发电。
挪威电力公司斯达克拉夫公司（Statkraft）目前正在测试压力延缓渗透，试验工厂就在奥斯陆（Oslo）城外，他们也在致力于开发更加有效和耐用的膜。斯达克拉夫公司官员说，他们的目标是把80%的现有化学能转换为电能。崔易说，他怀疑，这种方法能够超过40%的效率。“效率方面，我们当然是好多了，”他说。
为了达到高效率，崔易的研究小组使用二氧化锰（manganese-dioxide）纳米棒，用为电池的正极。这种材料赋予钠离子约100倍的表面积，可以进行互动，超过传统电极材料。而这种纳米结构使离子可以快速附着和离开电极，使整个电池更有效率。
崔易的研究小组利用一种银电极，结合带负电荷的氯离子。然而，银太昂贵，不能大规模使用，而且它也是有毒的，会造成环境危害，因为它可溶解到水中，这些水循环通过电池。崔易说，他的小组正在寻找替代品，但是，替代选择可能难以找到。

xiaolongnu · 发表于 2011-8-20 11:15:47

不知是不是真的，要是真的就好了

信风 · 发表于 2013-10-19 21:07:31

看的眼晕，不知道可行性如何

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