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水利行业 最大反渗透式
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地球上“蓝色能量”足够丰富人类正在尝试渗透能发电
译言网 emilydxc / 时间:2015-06-19 08:16:00

  据译言网2015年6月14日讯 当盐水和淡水在河口混合时,发生化学反应,可以用来生成电能——可能是最有待开发的绿色能源来源之一。
  据估计,这种“蓝色能量”足够丰富,可以满足我们所有的需要——如果能找到一个有效的方式加以利用。“蓝色”可能成为新的“绿色”吗?
  蓝色能源概念于1954年由英国工程师R.E.Pattle首次提出。有时被称为“渗透能量”,因为它利用了渗透现象。为了理解其工作原理,用不同浓度的类似盐的溶质制作两瓶水溶液。如果这两瓶溶液间有一层薄薄的让水通过但不让盐离子通过的“半透膜”隔开,那么水自然会从淡的一侧向咸的一侧流动。水流通过薄膜时产生的压力,可用来推动涡轮机发电。
  最初的想法是利用约旦河与死海的咸水混合发电
  一直到1970年代以前,当制作半透膜的人工材料变得商业化后,人们才得以利用Pattle的想法来发电。一位名叫西德尼·勒布的科学家建议他们可以使用他说的“渗透动力装置”;勒布希望他们可以利用约旦河和咸死海混合时释放的能量。
  这种动力装置的工作效果实际并不是经过薄膜的流速越大越好,而是当速度稍微放缓的时候。这可能通过挤压盐水压力阻碍了大量淡水从膜另一侧的流入。因此,这项技术被称为“压力阻尼渗透”。
  首个使用压力阻尼渗透的蓝色能量站于2009年由挪威国家电力公司在挪威托夫特创建,发电能力4千瓦——比起典型小型核电站5000千瓦的发电能力小得多得多。但尽管此流程可以工作,公司发现它不够划算——这设备没能制造出足够的电力以抵消建造、运行和维护的成本。2013年,挪威国家电力公司关掉了能量站。


挪威一个新关闭的渗透能量站内部

挪威一个新关闭的渗透能量站内部


  尽管如此,商业开发者们并没有打消念头。在位于莱瓦顿的荷兰水资源研究所可持续用水技术中心,一家名为REDstack的剥离公司开始在一个标准能量站内利用称为反向电渗析(RED)的不同的渗透能方法来发电。这种方法用的是允许盐离子而不是水分子通过的薄膜。
  另一种方法的装置有点像夹心面包
  有两种类型的膜:一种允许盐带正电的钠离子通过,另一种允许带负电的氯离子通过。这些薄膜用来制造多层水三明治,其中盐水层替换为淡水层,两种类型的离子运输薄膜交替排列。这种排布可制造电压,无需任何压力驱动涡轮的驱动,之后可用来产生直接的电流流动。所以理论上这种方法可以非常有效率地捕捉混合过程的能量。
  可持续用水技术中心的科学家们也研究出称为电容混合(capmix)的第三种方法。这时盐水和淡水交替注入放有两个作为电能储存装置(或者电容)的电极的室内。这个过程也能提高电压。
  一家240万欧元(170万英磅)欧洲财团,在荷兰、意大利、波兰和西班牙都设有机构,自2010年以来一直进行着电容混合技术的探索。仍有新的技巧等待被发现。例如,一支由乌特勒支大学物理学家Rene van Roij带领的队伍最近展示,基本上,如果混合了淡水的盐水被加热到50C左右,蓝色能源电容混合设备的能源输出可能会加倍。
  不需要燃烧化石燃料来加热,他们说,“我们可以简单地使用工业过程中被加热过的废水。例如来自电厂或者数据中心(保护计算机防止过热)的冷却水。”令人愉快的巧合是,西班牙格拉纳达大学一个独立的团队演示其实际效果的同时,荷兰团体证实了这一理论。