来自海水的能量

 tianxiadiyi   2019-07-30 19:45   25 人阅读  0 条评论
来自海水的能量

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盐就是力量。这可能听起来像炼金术,但在咸海水和淡水混合的地方的能量可以提供可再生能源的巨大来源。斯坦福大学的研究人员开发出一种经济实惠,耐用的技术,可以利用这种所谓的蓝色能量。 该论文最近发表在美国化学学会的ACS Omega上,描述了电池,并建议使用它来使沿海污水处理厂独立于能源。 “蓝色能源是一种巨大而未开发的可再生能源,”研究合着者,斯坦福大学土木与环境工程博士后研究员克里斯蒂安·杜布拉夫斯基说。“我们的电池是实现捕获能量的重要一步,不需要膜,移动部件或能量输入。” Dubrawski在研究实验室工作的共同作者Craig Criddle工作,他是一位民用和环境工程教授,以节能技术的跨学科实地项目而闻名。开发一种利用盐梯度的电池的想法源于研究合作者,材料科学与工程教授Yi Cui和研究时材料科学与工程博士后Mauro Pasta。将这一概念应用于沿海污水处理厂是Criddle的转折,源于他在开发废水处理技术方面的长期经验。 研究人员测试了电池的原型,监测其能源生产,同时通过交替每小时交换来自Palo Alto区域水质控制工厂的废水和半月湾附近收集的海水进行冲洗。超过180次循环,电池材料在捕获盐度梯度能量方面保持了97%的有效性。 该技术可以在任何新鲜和咸水混合的地方使用,但废水处理厂提供了一个特别有价值的案例研究。废水处理是能源密集型的,约占美国总电力负荷的3%。这一过程 - 对社区健康至关重要 - 也容易受到电网关闭的影响。使污水处理厂独立于能源不仅可以减少用电量和排放量,还可以使它们免受停电影响 - 这是加利福尼亚等地区的一个主要优势,最近的野火导致大规模停电。 水动力 每立方米淡水与海水混合产生大约0.65千瓦时的能量 - 足以为普通美国房屋供电约30分钟。从全球来看,沿海污水处理厂的理论可采储量约为18千兆瓦 - 足以为一年多的1,700多户家庭供电。 斯坦福集团的电池不是第一个成功捕获蓝色能量的技术,但它是第一个使用电池电化学代替压力或膜的技术。如果它能够大规模运行,该技术将提供更简单,更强大且更具成本效益的解决方案。 该过程首先将钠离子和氯离子从电池电极释放到溶液中,使电流从一个电极流向另一个电极。然后,废水与海水的快速交换使电极重新吸收钠和氯离子并逆转电流。在淡水和海水冲洗期间都能回收能源,没有前期能源投资,也不需要充电。这意味着电池在不需要任何能量输入的情况下不断放电和充电。 耐用且价格合理的技术 虽然实验室测试显示每个电极面积的功率输出仍然很低,但由于其占地面积小,简单,产生恒定能量以及缺少控制电荷和电压的膜或仪器,因此电池的放大潜力被认为比以前的技术更可行。电极由普鲁士蓝制成,这是一种广泛用作颜料和药物的材料,每公斤价格不到1美元,而聚吡咯是一种实验用于电池和其他设备的材料,每公斤售价不到3美元。 对备用电池的需求也很少,因为材料相对坚固,聚乙烯醇和磺基琥珀酸涂层可保护电极免受腐蚀,并且不会涉及移动部件。如果按比例放大,该技术可为任何沿海处理厂提供足够的电压和电流。剩余电力生产甚至可以转移到附近的工业运营,例如海水淡化厂。 “这是解决复杂问题的科学优雅解决方案,”Dubrawski说。“它需要大规模测试,并没有解决在全球范围内开发蓝色能源的挑战 - 河流流入海洋 - 但它是一个很好的起点,可以刺激这些进步。” 为了评估电池在城市污水处理厂中的全部潜力,研究人员正在研究一个缩放版本,以了解系统如何在多个电池同时工作的情况下运行。。由365bet体育在线编辑报道
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