藍色能源：潛力巨大的混合水發(fā)電
藍色能源：潛力巨大的混合水發(fā)電
海洋是巨大的能源寶庫，除了海底的石油天然氣，近海的潮汐發(fā)電和波浪發(fā)電，若鹽差能發(fā)電也能被開發(fā)利用，中國漫長的海岸線及多個大江大河出?？趯⒕哂芯薮蟮哪茉撮_發(fā)潛力，而且鹽差發(fā)電與太陽能和風能相比，較少受氣候條件限制，也就是說這是一種能夠控制的可再生能源，開發(fā)潛力巨大。所謂“鹽差發(fā)電”就是海水和淡水在河口混合時，因為鹽度不同，能發(fā)生化學反應，同時生成電能。
水是生命的源泉，也是能量的源泉，我們稱之為水能……
傳統(tǒng)意義的水能包括水電開發(fā)，它利用大江大河水的地理落差產生能量，除此之外，還有潮汐能、波浪發(fā)電等，這些都是物理意義上的能量轉換，但其實水作為能量源泉還隱含了另一種更大潛能，那就是利用混合水的化學反應，來產生電能。
簡單地說，就是海水和淡水在河口混合時，因為鹽度不同，能發(fā)生化學反應，同時生成電能。它被稱為藍色能源，已被視為最有待開發(fā)的清潔能源之一。
半個世紀的探索
藍色能源概念于1954年由英國工程師R E Pattle首次提出，它有時也會被稱為“滲透能量”，因為它因滲透現(xiàn)象而產生了能量。
為了理解其工作原理，我們可以制作兩瓶濃度不同的鹽溶液，如果這兩瓶溶液間有一層薄薄的讓水通過但不讓鹽離子通過的“半透膜”隔開，那么水自然會從淡的一側向咸的一側流動，而水流通過薄膜時產生的壓力，可用來推動渦輪機發(fā)電。
(滲透能工作原理，圖片來源于網絡)
但半透膜是阻礙該技術應用的主要障礙，直到20世紀70年代，半透膜材料實現(xiàn)商業(yè)化以后，人們才得以利用Pattle的想法來發(fā)電。一位名叫西德尼˙勒布的科學家建議可以將“滲透動力裝置”用在約旦河和死海分界處，利用兩者水的鹽度差，在混合時可能釋放能量。
這種動力裝置的工作效果并不是經過薄膜的流速越快越好，因為流速過快會擠壓鹽水，阻礙大量淡水從膜另一側的流入。這項技術也被稱為“壓力阻尼滲透”。
首個使用壓力阻尼滲透的藍色能量站于2009年由挪威國家電力公司在挪威托夫特創(chuàng)建，發(fā)電能力4千瓦，這比起典型小型核電站5000千瓦的發(fā)電能力小得多得多。后挪威電力公司發(fā)現(xiàn)它其實并不夠劃算——這發(fā)電設備沒能制造出足夠的電力以抵消建造、運行和維護的成本。最終，它不得不在運行4年后被關掉。
反向電滲析技術的研發(fā)
盡管如此，商業(yè)開發(fā)者們并沒有打消念頭。在位于萊瓦頓的荷蘭水資源研究所可持續(xù)用水技術中心，一家名為REDstack的剝離公司利用反向電滲析(RED)的方法來發(fā)電。跟此前用的半透膜不同，這種方法用的是允許鹽離子通過而不是水分子的薄膜。
目前反向電滲析方法有兩種可用的膜：一種允許鹽帶正電的鈉離子通過，另一種允許帶負電的氯離子通過。這些薄膜用來制造多層水三明治，其中鹽水層替換為淡水層，兩種類型的離子運輸薄膜交替排列。這種排布可制造電壓，無需任何壓力驅動渦輪，所以理論上這種方法可以非常有效率地捕捉混合過程的能量。
可持續(xù)用水技術中心的科學家們也研究出稱為電容混合(capmix)的第三種方法。這時鹽水和淡水交替注入放有兩個作為電能儲存裝置(或者電容)的電極的室內。這個過程也能提高電壓。
一家歐洲財團，在荷蘭、意大利、波蘭和西班牙都設有機構，自2010年以來一直進行著電容混合技術的探索，不斷有新的技巧被發(fā)現(xiàn)，例如，一支由烏特勒支大學物理學家Rene van Roij帶領的隊伍最近展示，如果混合了淡水的鹽水被加熱到50攝氏度左右，藍色能源電容混合設備的能源輸出可能會加倍。
而這并不需要燃燒化石燃料來加熱，他們說可以簡單地使用工業(yè)過程中被加熱過的廢水。例如來自電廠或者數(shù)據(jù)中心(保護計算機防止過熱)的冷卻水。西班牙格拉納達大學一個獨立的團隊也已證實了這一發(fā)現(xiàn)。
更顛覆性的想法
實際上，滲透作用在任何濃度差的可溶物質中普遍都有效，比如說糖。所以“藍色能量”不僅僅限于淡水和鹽水的混合。2013年，來自可持續(xù)用水技術中心的一支隊伍提出，可以用從化石燃料的發(fā)電廠獲得的溶化的二氧化碳氣體發(fā)電。二氧化碳易溶于水，生成碳酸，之后分解成碳酸氫鹽和氫離子。這些可以在電容混合過程中實現(xiàn)電極間排列整理，跟普通的鹽離子相同。正如電容混合方法需要用鹽水和淡水交替沖洗系統(tǒng)，這個新方法必須先用二氧化碳水(相當于鹽水)，之后再用干凈的空氣(相當于淡水)沖洗。
研究人員說，世界范圍內，化石燃料發(fā)電廠排出的煙道氣體含有每年大約能制造8500億度電能的二氧化碳：幾乎是英國年度電能消費的100倍。這是一個驚人的顛覆性的想法：二氧化碳通常是問題的一部分，但就能源產生過程而言，它成了解決方案的一部分。
原標題:藍色能源：潛力巨大的混合水發(fā)電
來源:無所不能 揚州君昊電氣 www.tradeker.cn 轉載此文。
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