河流與海洋交匯處蘊藏著巨大的機遇:在這些淡水-鹽水邊界形成的鹽度梯度蘊藏著大量的潛在能量。例如,據估計,河口可以滿足全球發電量的 40%。
幾十年來,科學家們一直致力於將這種潛力轉化為可用的能源,並開發了多種技術。最新的技術之一來自賓夕法尼亞州立大學,土木工程助理教授克里斯·戈爾斯基和他的同事們表示,他們已經找到了一種從淡水-鹽水生態系統中發電的方法,這種方法可能比以前的嘗試更有效、更便宜。該系統是電容混合工藝的一種變體,工作原理有點像電池。它採用電池電極並依賴於電化學梯度——但與電池不同,它是一個開放系統(下圖)。
到目前為止,戈爾斯基和他的團隊僅在實驗室中測試了一個手機大小的原型。正如《環境科學與技術》雜誌報道的那樣,它產生了每平方米 0.4 瓦的功率——是之前電容混合研究中實現的功率密度的兩倍。研究人員仍需提高輸出功率,並確定該系統是否具有成本效益和可擴充套件性(在實際環境中,發電廠將有小型倉庫那麼大)。他們還需要調查生態系統破壞的可能性,因為“河流電池”需要大量河口水透過。
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耶魯大學化學與環境工程研究員安東尼·斯特勞布和其他科學家對在河流-海洋交匯處建立高效系統的可能性持懷疑態度,並表示像戈爾斯基這樣的技術最終可能只在鹽度梯度相對極端的地區發揮作用,例如高鹽湖、地熱井或廢水處理設施。但是,如果事實證明這種系統是可行且安全的,那麼它將來可能會像太陽能和風能一樣成為一種可再生能源。
致謝:Brown Bird Design 插圖; 來源:Taeyoung Kim 等人在《環境科學與技術》第 50 卷第 17 期(2016 年 9 月 6 日)中發表的“利用電池電極在濃度流動電池中收集鹽度差異能量”
