來源:新華網(wǎng)
全球約有71%的面積覆蓋著海水,蘊藏著豐富的海洋資源。海洋資源是大自然儲量巨大、人類可利用的能源,比如礦藏、石油和生物資源等。然而,還有一種特殊的能源,它就蘊藏在海水之中,十分隱蔽,這種能源就是鹽差能。
鹽差能是海洋能中能量密度最大的一種可再生能源。在江河的入海處,一般海水含鹽度為3.5%,河水的鹽度很低,大約只有海水的五十分之一,鹽度差導致海水對于淡水存在著滲透壓以及稀釋熱、吸收熱、濃淡電位差等濃度差能,這種能量可以用以轉換成電能。理論上,河-海交匯處的鹽差能密度約為0.8千瓦時每立方米,全球各河口區(qū)鹽差能總儲量高達30太瓦,可能利用的有2.6太瓦,我國的鹽差能估計為1.1×108千瓦。
目前,世界上很多國家都在對海洋鹽差能進行研究,總體還處于初期階段?,F(xiàn)在比較成熟的鹽差能發(fā)電的能源轉換方式有三種:滲析電池法、滲透壓能法、蒸汽壓能法。其中,滲透電池法受到科學家們廣泛關注。該方法中的重要組件是高性能離子交換膜,它的作用是進行離子傳輸,實現(xiàn)能量轉換。研發(fā)出價格便宜、性能優(yōu)異、穩(wěn)定性良好的離子交換膜是實現(xiàn)鹽差能量轉換的關鍵因素。
中科院理化所聞利平研究員團隊以滲析電池法為基礎進行相關研究,制備出了高性能離子交換膜,實現(xiàn)了2.86 W/m2的能量輸出。該研究主要是利用天然的蠶絲與大規(guī)模生產(chǎn)的陽極氧化鋁組裝成異質結構。該復合膜具有非對稱的孔道尺寸,非對稱的電荷極性,以及非對稱的化學行為。這種非對稱結構有助于減少濃差極化的影響。而且天然的蠶絲以及規(guī)?;难趸X的成本較低,這為大規(guī)模的生產(chǎn)與應用提供了基礎。
鹽差能發(fā)電是一項新興的綠色能源,目前鹽差能發(fā)電還處在初級階段,但隨著高效、耐久且經(jīng)濟的滲透膜的研制,以及其它相關技術的協(xié)同發(fā)展,鹽差能發(fā)電成本將會不斷降低,成效會不斷提高,相信未來鹽差能發(fā)電會得到更好的發(fā)展。