斯坦福科学家发明污水产能新技术--混合污水与海水回收电能

时间：2021-04-02 07:43:38 来源：IWA国际水协会 作者：

BBC的纪录片《蓝色星球》让我们领略了海洋的魅力，也再次警示人类要重视对海洋的保护。这个巨大的蓝色宝库，除了石油天然气，还有许多可再生能源有待我们开发。大家估计已经听过潮汐发电、波浪发电等技术，但曾否听过一种叫盐浓差能的发电技术呢？

前段时间，斯坦福大学的科学家在美国化学学会期刊ACS Omega发表文章，表示开发出了一种新型电池，可以更好地利用这种蓝色能源。他们还表示，沿海污水处理厂是应用这项技术的理想场所，可以帮助污水厂实现能源自给。

海水淡水混合发电？

1954年，英国人Richard Pattle在《自然》期刊发文，首次提出在水电桩里混合海水和淡水发电的概念：假设我们有两瓶浓度不同的盐溶液，中间有一片薄膜将其隔开，这个半透膜可以让水通过，盐离子通不过，这样水自然会从低浓度一侧向高盐一侧流动，水流通过薄膜产生的压力，可用来推动涡轮机发电。但直到20世纪70年代中期，半透膜才开始商业化应用，以色列的Sidney Loeb教授首次将这个理念变成现实。

图1. 压力阻尼渗透（PRO）原理图 | 图源：http://griffith.edu.au

但Loeb教授发明的装置有个特点，就是流经薄膜的速度不是越快越好，因为流速过快会挤压盐水，阻碍大量淡水从膜另一侧的流入。这就是所谓的压力阻尼渗透（Pressure Retarded Osmosis - PRO）。

挪威国家电力公司Statkraft是第一个实现PRO工程应用的团队。2009年，他们在挪威Tofte落成第一个示范项目，发电规模很小，只有10kW。最初他们还计划在2015年实现PRO技术的商业应用，但后来他们发现它入不敷出它产生的电能还不能抵消建造、运行和维护的成本，最终难逃关门大吉的厄运。

图2. 挪威Statkraft建造PRO示范项目外观| 图源：NewAtlas

反向电渗析技术

除了PRO，反向电渗析技术(Reverse Electrodialysis RED)是一个有应用案例的盐差能技术。 它基本原理和电渗析脱盐刚好相反，它有阳极、阴极以及在中间交替排列的阴、阳离子交换膜叠堆而成。这些阴、阳离子交换膜由隔板隔开，形成独立的浓水室和淡水室。盐度差推动离子的内部迁移，形成电流。

图3. ED和RED系统的原理图 | 图源：ResearchGate

上一页页码：[1 2 >>] 下一页共2页