滲透能及其發(fā)電利用

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1、滲透能及其發(fā)電利用Yinyan5286滲透能及其發(fā)電原理淡水與鹽水，或者低鹽度溶液與高鹽度溶液，當(dāng)它們的表面相互接觸并用半透膜隔斷時(shí)，由于淡水或低鹽度溶液的水分子密集程度高于鹽水或高鹽度溶液，因此淡水或低鹽度溶液的水分子會(huì)“自發(fā)”地滲透過半透膜滲入鹽水或高鹽度溶液一側(cè)，從而對(duì)隔膜產(chǎn)生壓力。濃度比重不同的水之間都會(huì)產(chǎn)生這種滲透現(xiàn)象。滲透時(shí)對(duì)作為隔膜的半透膜產(chǎn)生的壓力稱為滲透壓力。由滲透壓力產(chǎn)生的能量稱為滲透能。同理，在內(nèi)陸河流的入海口，或者在有淡水供給的鹽湖，海水或鹽湖湖水與淡水之間也會(huì)產(chǎn)生類似的滲透現(xiàn)象。如果在滲透中

2、心安裝隔膜和發(fā)電機(jī)，隔膜受滲透壓力作用后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，電力就會(huì)源源不斷地產(chǎn)生出來。事實(shí)上，滲透現(xiàn)象無所不在，例如植物可以通過莖葉攝入雨水。而且，滲透現(xiàn)象長期以來也一直為人類所利用，例如在工業(yè)中的海水淡化處理等等。不過，在自然界中把滲透能量聚集起來用于發(fā)電，在人類學(xué)科史上這還是第一次。半透膜的概念半透膜(semipermeablemembrane)，是一種只允許某種分子或離子擴(kuò)散進(jìn)出的薄膜，一種只允許離子和小分子自由通過的膜結(jié)構(gòu)，也就是一種對(duì)不同質(zhì)點(diǎn)的通過具有選擇性的薄膜。例如細(xì)胞膜、膀胱膜、羊皮紙以及人工制造的膠棉薄膜

3、等。半透膜用于滲透溶膠和測(cè)定滲透壓強(qiáng)等。生物吸取養(yǎng)分也是通過半透膜進(jìn)行的。使用高分子材料采用特殊工藝制成的半透膜，只允許水分子透過，而不允許溶質(zhì)通過。使用高壓泵使處于半透膜一側(cè)的原水壓力超過滲透壓力時(shí)，原水中的水分子就能夠滲透過半透膜進(jìn)入另一側(cè)，從而獲得純凈水。而原水中的溶解與非溶解的無機(jī)鹽、重金屬離子、有機(jī)物、菌體、膠體等物質(zhì)則無法通過半透膜，只能留在濃縮水中被放掉。利用滲透能發(fā)電的優(yōu)越性清潔能源有很多種，例如風(fēng)能、太陽能、水能等等，都可以取代產(chǎn)生碳排放的火力發(fā)電。但是，風(fēng)能、太陽能和水能都具有同樣的弱點(diǎn)，受地理、

4、季節(jié)和天氣因素的影響較大。倘使沒有風(fēng)，風(fēng)車不會(huì)轉(zhuǎn)。如果不出太陽，太陽能熱水器里的水便不會(huì)很熱。在枯水季節(jié)，水能發(fā)電出力也會(huì)受到影響。但是，即便是在枯水季節(jié)，內(nèi)陸淡水河流總有水流匯入大海。淡水與海水的交匯滲透，每天都在發(fā)生。滲透能是一種可再生能源，產(chǎn)出的能量不僅可預(yù)測(cè)，而且產(chǎn)量穩(wěn)定，有別于太陽能和風(fēng)能。滲透能又是一種十分環(huán)保的綠色能源，它既不產(chǎn)生垃圾，也沒有二氧化碳的排放，更不依賴天氣的狀況，可以說是取之不盡，用之不竭。而且，在鹽分濃度更大的水域里，滲透能發(fā)電廠的發(fā)電效能會(huì)更好，比如地中海、死海、中國鹽城市大鹽湖、美國

5、大鹽湖等。當(dāng)然，這種滲透能發(fā)電廠附近必須有淡水供給。世界第一座滲透能發(fā)電設(shè)施據(jù)報(bào)道（20091124），挪威國家電力公司24日啟動(dòng)了世界上第一座滲透能發(fā)電設(shè)施，為人類開發(fā)無污染的可再生能源提供了新思路。科學(xué)家研究滲透能已經(jīng)有許多年，但真正在實(shí)際自然條件下測(cè)試這還是第一次。這座位于挪威首都奧斯陸附近托夫特地區(qū)的新型發(fā)電設(shè)施，還僅僅限于研發(fā)目的。由挪威國家電力能源公司研制的滲透能發(fā)電機(jī)只有2至4千瓦的發(fā)電功率，僅夠供一臺(tái)咖啡機(jī)煮咖啡用。該發(fā)電機(jī)依據(jù)滲透原理工作?？蒲腥藛T在海水和淡水交匯處安裝半透膜，由于淡水水分子密集程度

6、高于含鹽海水，因此淡水水分子會(huì)“自發(fā)”地通過半透膜滲入海水一側(cè)，從而對(duì)半透膜產(chǎn)生滲透壓力。研究人員引導(dǎo)這種滲透壓力推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生電能。如此發(fā)電，其排放物僅為經(jīng)上述“勾兌”混合的水。這臺(tái)滲透能發(fā)電機(jī)定于2009年11月24日正式測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)。地點(diǎn)位于挪威首都奧斯陸以南的奧斯陸峽灣。包括貝格納河、洛根河在內(nèi)的多條內(nèi)陸河流在那里匯入北海。滲透能開發(fā)利用前景光明滲透能源既可再生，又不會(huì)產(chǎn)生噪音或排放污染物，其開發(fā)利用前景光明。挪威國家電力公司已經(jīng)在奧斯陸以南60公里處修建工廠，準(zhǔn)備規(guī)?；芯繚B透能。該公司表示，希望在2

7、015年建立首家商用滲透能發(fā)電廠，使發(fā)電容量達(dá)到25兆瓦，為一萬戶家庭供電。據(jù)挪威專家介紹，從理論上講，在任何淡水入海的地方都可以建造滲透能發(fā)電廠。按淡水和海水之間的總滲透能粗略計(jì)算，這些發(fā)電廠每年的總發(fā)電量可達(dá)1.6萬億千瓦時(shí)到1.7萬億千瓦時(shí)，相當(dāng)于2002年全中國的用電量，或者相當(dāng)于如今全歐洲每年約一半的電力量需求。滲透能開發(fā)利用的技術(shù)難點(diǎn)滲透能從開發(fā)利用研究到投產(chǎn)發(fā)電，仍有相當(dāng)長的一段路需要走。如何更加高效利用滲透能是滲透能發(fā)電機(jī)的一大技術(shù)難點(diǎn)。據(jù)介紹，挪威國家電力能源公司眼下認(rèn)為，滲透能發(fā)電設(shè)備的技術(shù)難點(diǎn)在

8、于淡水與海水之間的隔膜效率低。現(xiàn)階段，在這家企業(yè)規(guī)?；芯繚B透能的工廠內(nèi)，隔膜在受滲透時(shí)，其產(chǎn)能水平不足每平方米1瓦特。這家企業(yè)預(yù)期經(jīng)過數(shù)年研究后，可將隔膜效率提升至每平方米2至3瓦特。但是，這距離規(guī)模化發(fā)電所需的每平方米5瓦特仍有差距。隔膜效率絕對(duì)是個(gè)需要繼續(xù)研究的技術(shù)難點(diǎn)。歐洲隔膜研究院專家格拉爾德·龐斯利認(rèn)為，時(shí)間能攻堅(jiān)；在如今碳排放增加