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海水里的盐还能用来发电?

2017-06-05 12:33:33 科技有意思 评论(我要点评)
海水里的盐还能用来发电?

  从太空中看到的赞比西河流三角洲。本文的新型混合能源技术将会放置于该类型的环境。

  每当想起可再生能源的时候,你的脑子里总会浮现出类似风力涡轮机、水电站、地热发电厂和太阳能电池板等工程和设备。当然,这些都是世界可再生能源的主要来源;不过,正如一项来自美国宾州州立大学(PSU)的开拓性研究所展现的那样,很快就会有另一种能源可再生的方式诞生于世。

  人人都知道,当淡水和盐水相遇时,大自然的力量会使它们盐度梯度趋于平衡。随着时间的流逝,二者的盐浓度甚至会中和至完全相同。

  然而,你意想不到的是,这种盐差平衡的过程可以应用于发电。

  如果你在淡水和盐水之间放置一个屏障,这个屏障能让水自由通过,但它会阻隔大量随着水游动的盐分子,那么就会形成逐渐增强的压力。这种压力有一个专门的学术名称——渗透压:两种水之间的盐分浓度差越大,渗透压越强。

  当海水中的盐被屏障阻塞而不能流向淡水,海水中的含盐度会越来越高,这使得淡水中的渗透压不断增强。这种压力能被转化成能源并驱使涡轮转动,最终产生电力。

  “这项技术的目标是在河海相接的地方发电,”团队成员Christopher Gorski说,他是宾州州立大学环境工程学的助理教授。

  然而这种被称为“压力延缓渗透”(PRO)的方法并不理想。那些用于隔离水中盐离子的薄膜总是被细菌和碎屑堵塞,别说盐离子,连水都不能流过了。

海水里的盐还能用来发电?

  盐度低的区域向盐度高的区域施加压力,以获得更多盐分。

  另一种名为反电渗析(RED)的技术依赖于通过盐差所形成的电梯度。在这种技术中,通过屏障的目标对象不是水,而是带有正电荷的钠离子或带有负电荷的氯离子,这样一来,一边水域会带有正电荷,而另一边水域会带有负电荷。

  这种电荷不平衡也能用于发电,但它的主要缺陷在于产电量不高。

  然而,PSU团队提出了第三种方法,这种方法大大优于RED 和PRO技术。尽管这种方法带有少许“作弊”性质,但是用这种方法发电简直是易如反掌。

  首先,研究人员拿出了RED技术——这种技术显然是非常有潜力的,但目前的效果还不够好。然后他们用一项名为电容式混合(CapMix)的技术与之结合,这种电容式混合技术使用正负两极来捕获带有盐差的两个不同水域之间的能源。

  当这两种技术被分开独立使用时,产电量极低;一旦它们被结合使用,产电量急剧上升。一项发表于Energy and Environment Science杂志上的研究表明,用这种方法产出的成果和PRO技术所取得的成果一样;但这种方法更胜一筹的是:人们再也不用担心堵塞的问题了。

  “让这种方法真正起效的有两个条件,一是让盐分到达电极,二是让氯化物能够穿过薄膜转移。这两个过程都会产生电压,最终你会在电极处和穿越薄膜的地方得到一个组合电压。” Gorski补充说道。

  该方法尚处于早期研发阶段,但团队成员已大胆地表示这种混合技术的产电量能够高达全球电力需求的40%,并且不会造成巨大碳排放量。新型可再生能源将要步入世界舞台了吗?让我们拭目以待。

海水里的盐还能用来发电?

  单靠一点盐,我们就能拯救气候变化中的地球吗?

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