渗透性及其发电量.docVIP

渗透能及其发电利用 Yinyan5286 渗透能及其发电原理 淡水与盐水，或者低盐度溶液与高盐度溶液，当它们的表面相互接触并用半透膜隔断时，由于淡水或低盐度溶液的水分子密集程度高于盐水或高盐度溶液，因此淡水或低盐度溶液的水分子会“自发”地渗透过半透膜渗入盐水或高盐度溶液一侧，从而对隔膜产生压力。浓度比重不同的水之间都会产生这种渗透现象。渗透时对作为隔膜的半透膜产生的压力称为渗透压力。由渗透压力产生的能量称为渗透能。 同理，在内陆河流的入海口，或者在有淡水供给的盐湖，海水或盐湖湖水与淡水之间也会产生类似的渗透现象。如果在渗透中心安装隔膜和发电机，隔膜受渗透压力作用后带动发电机，电力就会源源不断地产生出来。 事实上，渗透现象无所不在，例如植物可以通过茎叶摄入雨水。而且，渗透现象长期以来也一直为人类所利用，例如在工业中的海水淡化处理等等。不过，在自然界中把渗透能量聚集起来用于发电，在人类学科史上这还是第一次。 半透膜的概念 半透膜(semipermeable membrane)，是一种只允许某种分子或离子扩散进出的薄膜，一种只允许离子和小分子自由通过的膜结构，也就是一种对不同质点的通过具有选择性的薄膜。例如细胞膜、膀胱膜、羊皮纸以及人工制造的胶棉薄膜等。半透膜用于渗透溶胶和测定渗透压强等。生物吸取养分也是通过半透膜进行的。使用高分子材料采用特殊工艺制成的半透膜，只允许水分子透过，而不允许溶质通过。使用高压泵使处于半透膜一侧的原水压力超过渗透压力时，原水中的水分子就能够渗透过半透膜进入另一侧，从而获得纯净水。而原水中的溶解与非溶解的无机盐、重金属离子、有机物、菌体、胶体等物质则无法通过半透膜，只能留在浓缩水中被放掉。 利用渗透能发电的优越性 清洁能源有很多种，例如风能、太阳能、水能等等，都可以取代产生碳排放的火力发电。但是，风能、太阳能和水能都具有同样的弱点，受地理、季节和天气因素的影响较大。倘使没有风，风车不会转。如果不出太阳，太阳能热水器里的水便不会很热。在枯水季节，水能发电出力也会受到影响。 但是，即便是在枯水季节，内陆淡水河流总有水流汇入大海。淡水与海水的交汇渗透，每天都在发生。 渗透能是一种可再生能源，产出的能量不仅可预测，而且产量稳定，有别于太阳能和风能。渗透能又是一种十分环保的绿色能源，它既不产生垃圾，也没有二氧化碳的排放，更不依赖天气的状况，可以说是取之不尽，用之不竭。而且，在盐分浓度更大的水域里，渗透能发电厂的发电效能会更好，比如地中海、死海、中国盐城市大盐湖、美国大盐湖等。当然，这种渗透能发电厂附近必须有淡水供给。 世界第一座渗透能发电设施 据报道，挪威国家电力公司24日启动了世界上第一座渗透能发电设施，为人类开发无污染的可再生能源提供了新思路。科学家研究渗透能已经有许多年，但真正在实际自然条件下测试这还是第一次。 这座位于挪威首都奥斯陆附近托夫特地区的新型发电设施，还仅仅限于研发目的。由挪威国家电力能源公司研制的渗透能发电机只有2至4千瓦的发电功率，仅够供一台咖啡机煮咖啡用。该发电机依据渗透原理工作。科研人员在海水和淡水交汇处安装半透膜，由于淡水水分子密集程度高于含盐海水，因此淡水水分子会“自发”地通过半透膜渗入海水一侧，从而对半透膜产生渗透压力。研究人员引导这种渗透压力推动涡轮发电机转动而产生电能。如此发电，其排放物仅为经上述“勾兑”混合的水。 这台渗透能发电机定于2009年11月24日正式测试运转。地点位于挪威首都奥斯陆以南的奥斯陆峡湾。包括贝格纳河、洛根河在内的多条内陆河流在那里汇入北海。 渗透能开发利用前景光明 渗透能源既可再生，又不会产生噪音或排放污染物，其开发利用前景光明。 挪威国家电力公司已经在奥斯陆以南60公里处修建工厂，准备规模化研究渗透能。该公司表示，希望在2015年建立首家商用渗透能发电厂，使发电容量达到25兆瓦，为一万户家庭供电。 据挪威专家介绍，从理论上讲，在任何淡水入海的地方都可以建造渗透能发电厂。按淡水和海水之间的总渗透能粗略计算，这些发电厂每年的总发电量可达1.6万亿千瓦时到1.7万亿千瓦时，相当于2002年全中国的用电量，或者相当于如今全欧洲每年约一半的电力量需求。 渗透能开发利用的技术难点 渗透能从开发利用研究到投产发电，仍有相当长的一段路需要走。如何更加高效利用渗透能是渗透能发电机的一大技术难点。 据介绍，挪威国家电力能源公司眼下认为，渗透能发电设备的技术难点在于淡水与海水之间的隔膜效率低。现阶段，在这家企业规模化研究渗透能的工厂内，隔膜在受渗透时，其产能水平不足每平方米1瓦特。 这家企业预期经过数年研究后，可将隔膜效率提升至每平方米2至3瓦特。但是，这距离规模化发电所需的每平方米5瓦特仍有差距。 隔膜效率绝对是个需要继续研究的技术难点。欧洲隔膜研究院专