seawater salinity gradient power generation

定義：利用海水和淡水間鹽度差所產(chǎn)生的勢能進行發(fā)電的轉(zhuǎn)換作業(yè)。

學科：資源科學技術_海洋資源學

相關名詞：勢能 半透膜 電滲析 離子交換膜

圖片來源：視覺中國

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海水鹽差發(fā)電利用海水和淡水間鹽度差所產(chǎn)生的勢能進行發(fā)電的轉(zhuǎn)換作業(yè)。簡單來說，就是當含鹽量高的海水與含鹽量低的淡水相遇時，兩種水會自然混合，在這個混合過程中會釋放出能量，這些能量可以通過特殊裝置轉(zhuǎn)化為電能。

目前海水鹽差發(fā)電主要有兩種技術。第一種是壓力延遲滲透，在半透膜的一側(cè)通入淡水，另一側(cè)通入海水，淡水會自然滲透到海水一側(cè)，導致海水側(cè)壓力升高，然后用這種高壓水流推動渦輪機發(fā)電。例如挪威國家電力公司在2009年采用壓力延遲滲透技術建成的鹽差能示范裝置。第二種是反向電滲析，通過使用陰陽離子交換膜交替排列，當海水和淡水在膜兩側(cè)流動時，鹽離子會選擇性通過膜，形成離子電流，再通過電極轉(zhuǎn)化為電能。例如荷蘭建成了世界上第一座基于反向電滲析技術的海水鹽差發(fā)電工廠。這兩種方法的核心都是需要使用特殊的膜材料，理想的發(fā)電膜需具備高選擇性、高滲透率和較強的耐用性。

海水鹽差發(fā)電具有很多獨特的應用優(yōu)勢。首先是能源可再生。它利用海水和淡水之間的自然鹽度差，不會消耗水資源或產(chǎn)生有害排放。與太陽能、風能相比，它不受天氣和時間影響，可以長時間持續(xù)發(fā)電。其次是資源分布廣泛。全球所有河流入海口都是潛在的鹽差能資源點。據(jù)統(tǒng)計，全球河流入海口的鹽差能理論儲量約2.4太瓦，相當于目前全球電力需求的20%左右。中國擁有漫長的海岸線和眾多大江大河，鹽差能資源豐富。最后，海水鹽差發(fā)電可以與其他設施相結(jié)合。鹽差發(fā)電工廠可以與海水淡化廠、污水處理廠等設施結(jié)合建設，實現(xiàn)能源和水資源的協(xié)同利用。目前在實驗室條件下的海水鹽差發(fā)電均具有良好的性能，但在實際使用中仍有一些問題需要解決。如膜的能量轉(zhuǎn)換效率較低問題，在實際使用過程中膜的抗污染性能和長期工作的穩(wěn)定性問題，設備在海水中的腐蝕和生物污損問題等。

海水鹽差發(fā)電作為一種新興的藍色能源技術，利用地球上最豐富的兩種水——海水和淡水之間的自然濃度差異來產(chǎn)生清潔電力，幾乎不產(chǎn)生碳排放，是真正意義上的綠色能源。它特別適合為沿海、島嶼地區(qū)提供分散式清潔電力，也可作為多能互補系統(tǒng)的組成部分。與傳統(tǒng)能源相比，它更加可持續(xù)；與其他可再生能源相比，它更具穩(wěn)定性。隨著材料科學、海洋工程等領域的進步，海水鹽差發(fā)電可能成為未來可持續(xù)能源體系中的重要一環(huán)。

（延伸閱讀作者：海南大學教授 周騰）

責任編輯：張鵬輝