黑科技 科技 利用淡水和海水的电位差能发电的盐差能发电技术

利用淡水和海水的电位差能发电的盐差能发电技术

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淡水与海水交界处其实也有发电来源,通过盐度浓淡不同的化学电位差能,我们得以获得接近取之不尽、用之不竭的电力。最近美国史丹佛大学变以盐差能概念,研发出具经济效益又耐用的「电池」,或许能助沿岸的污水处理厂能源独立。

利用淡水和海水的电位差能发电的盐差能发电技术插图

在盐差能的概念其实很日常,就好像在混合果汁一样,当我们把两种盐分浓度不同的液体倒在同一容器时,浓度较高溶液中的盐离子会慢慢地向低浓度溶液扩散,直到浓度相等为止,而盐差能发电就是利用两种盐浓度不同的水,就好比淡水与海水的化学电位差能,再把它转换为电力。

也因为该技术能应用在任何淡水、盐水交会的地点,人们也可以用盐湖和地下盐矿的盐差能来发电,据估算,世界上盐差能潜力更高达26 亿KW,目前许多团队更致力将盐差能商业化,像是荷兰的逆电析、挪威的压力迟滞渗透膜法等等。而史丹佛大学认为,盐差能也可以应用在污水处理厂,或许团队能利用新技术,让占美国3% 电力的高耗电污水处理厂自供电。

研究指出,淡水与海水混合后,每平方米约能产生每小时0.65 KW 电力,理论上来说,全球污水处理厂发电量高达18GW,足够为1,700 户住家供电一年。

为此史丹佛大学这次则带来全新的盐差能法子,决定不采用渗透膜、打造出盐差能电池:混合熵电池(mixing entropy battery,MEB,熵音同商),通过淡水交换、淡水充电、海水交换与排放出海四步骤,将盐差能转换成电。

利用淡水和海水的电位差能发电的盐差能发电技术插图(1)

MEB运作四步骤(Source:ACS Omega)

根据团队在《ACS Omega》发表的研究,首先在淡水交换步骤中,废水会流出快速跟海水交换,充电时将钠离子和氯离子释放到溶液中,使电流从阴离子电极流向阳离子电极,之后再进行一次海水/废水交换,最后电极则会重新吸收钠离子和氯离子,使电流朝向另一端流动。

他们也通过普鲁士蓝与聚吡咯制作出全新的电极,这两种材料价位不到1 跟3 美元,前者是被受看好的储电染料,后者则已是制作电池的好帮手。为了测电池性能,团队也用来自当地废水处理场的水跟海水来测试盐差能电池,每小时将废水跟海水交换,经过180 次的循环后,盐差能电池材料仍保有97% 的性能。

只不过电池的发电量着实不高,但研究员不气馁,MEB 电池占地不大、运作简单、也不用充电跟搭配多种活动零件,还是有许多优点,或是等比例放大,也足够供电给沿岸的污水处理厂,甚至能再供电给附近的工厂,除此之外,史丹佛大学也正打算制造不同大小、模组化的MEB 电池,希望能通过多个电池运作来提高发电量。

本文来自网络,不代表黑科技立场,转载请注明出处。

作者: thinkou

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