藍色能源：潛力巨大的混合水發電
藍色能源：潛力巨大的混合水發電
海洋是巨大的能源寶庫，除了海底的石油天然氣，近海的潮汐發電和波浪發電，若鹽差能發電也能被開發利用，中國漫長的海岸線及多個大江大河出海口將具有巨大的能源開發潛力，而且鹽差發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，開發潛力巨大。所謂“鹽差發電”就是海水和淡水在河口混合時，因為鹽度不同，能發生化學反應，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……
傳統意義的水能包括水電開發，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，半透膜材料實現商業化以后，人們才得以利用Pattle的想法來發電。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建，發電能力4千瓦，這比起典型小型核電站5000千瓦的發電能力小得多得多。后挪威電力公司發現它其實并不夠劃算——這發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
盡管如此，商業開發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現，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過程中被加熱過的廢水。例如來自電廠或者數據中心(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現。
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，來自可持續用水技術中心的一支隊伍提出，可以用從化石燃料的發電廠獲得的溶化的二氧化碳氣體發電。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，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電
來源:無所不能 揚州君昊電氣 www.men-eye.com.cn 轉載此文。
- 上一篇：南方電網的節能服務長啥樣？ 2015/7/4
- 下一篇：赤水河污染治理困局待解 2015/7/4
