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当河水遇见海水,就有可能产生可再生能源。这种能源被称为“海水盐差能”。
众所周知,液体具有渗透性,低浓度液体会自然地向高浓度液体渗透。“压力延缓渗透”(PRO)技术正是利用了海水和淡水的盐度差,使得淡水通过半渗透膜稀释另一侧的海水,从而产生压力驱动涡轮发电机发电。有科学家认为,如果PRO发电站能利用全球1/10汇入大海的河水发电,就可以满足5.2亿人的用电需求。
不过,PRO系统造价高昂,尤其是其中使用的半渗透膜成本较高。一般认为,半渗透膜越大,系统发电量越多。
但是,美国麻省理工学院(MIT)的研究人员及其合作者最近推翻了这一判断。他们建立了一种新的模型来评价大型PRO系统的性能和最优膜尺寸,结果发现,当PRO系统达到一定规模之后,发电量和膜的大小不再成线性正比关系,而是有一定的上限。有趣的是,只需要用不到一半大小的膜就能实现系统最大发电量的95%。该研究成果近日发表在《膜科学》杂志上。
研究人员还可以通过河水和海水的盐度来测算系统的最大发电量。MIT机械工程系研究生Leonardo Banchik表示,通过这种方法来确定合适的膜尺寸,可以大大降低建造PRO系统的前期成本。
此外,研究人员还发现了一种废物利用的方法:利用PRO系统混合海水淡化的副产品——卤水和废水处理的副产品——废水,发电量是自然混合海水和河水的两倍。
他们因此产生了一个想法:在沿海的废水处理厂使用PRO系统供电,通过使用海水和处理过的废水来发电。据估算,理论上说,PRO系统可以为波士顿港口的鹿岛污水处理厂完全供电。鹿岛污水处理厂是全球第二大污水处理厂,建设投资超过38亿美元。
Banchik建议沿海的缺水地区,如美国加州等使用这种两全其美的方法,既获得淡水,又获得能源。
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