曾经,海水里因为含有3.5%的盐类,而给人类对水的利用带来了许多障碍。在一些缺水的区域(如沿岸沙漠、海岛),人们要耗费许多能量使海水淡化,以制取生活用水。然而,这苦咸的海水也大有用处,可用来发电,是一种能量巨大的海洋资源。这一点,可能是许多人还不曾了解的。
U型管左边是氯化钠浓溶液,右边是等高的纯水,中间用半透膜隔开。过了一段时间,由于水分子的扩散,就出现左侧液面比右侧高出一段,这就是渗透压力差。在淡水和海水之间可产生几百米乃至几千米水柱的渗透压。人们已经在利用这种渗透的能量来推动浓差能水轮工作发电。
我国海洋工作者最近也提出了一种海水浓度差动力装置。这种装置的原理相当简单。水泵将海水泵入渗透器,渗透器出口接水轮机,而渗透器外侧的淡水,通过半透膜进入渗透器内,与海水混合。混合水在渗透压力下流出,推动水轮机工作。水轮机与水泵相连,一边带动水泵持续工作,保持渗透器内海水浓度,一面将多余的动力带动发电机发电。
实际试验表明,许多江河入海口的海水渗透压力差相当于240米高的水位落差。目前,世界上水坝高于240米的大水电站可以说是凤毛鳞角。即使是牵动亿万国民心肠的三峡工程的大坝,还为水位从75米提高到95米争论了好几年,而利用江河水和海水相交融的地方的海水盐度差能,便可轻而易举地得到相当高的压力差。例如死海的盐水浓度极高,其渗透后达500个大气压,相当于5000米高的大坝所能蓄积的水能,可见其能量之大了。(www.daowen.com)
还有一种直接把浓度差能变为电能的方法,就是海水浓差电池。它利用了化学中的电化学原理。在用离子交换膜隔开的两个容器中,分别装以海水和淡水,并插入电极,结果在两极之间便能产生电压。接通电路后,就可以得到由化学方法转换而成的电流了。只要海水和淡水之间的浓度差保持不变,电压也会一直存在。在河流入海口,含盐极少的江河水总是不停地流向大海,而海水本身含有较多的盐分,它们不断地混合扩散,却总没有达到相等的时候,所以是建造大型海水浓差电站最理想的地方。
但是这种直接把浓度差变为电能的方法,目前还存在许多困难。首先,淡水的电阻很大;其次,离子交换膜时通过能力很弱,而且这么大的电极制造起来也会有许多问题。所以,目前国内外海洋能工作者对浓度差能的研究开发,更重视渗透压法发电。
海水浓度差是由于太阳辐射热使海水蒸发后浓度增加而产生的。被蒸发后的水在水循环过程中,又通过各种形式回到海洋,并放出能量。据计算,海水一年的蒸发量相当于水位降低1.3米,即达到1.2×107立方米/秒。如果以平均24个大气压的海水浓度渗透压计算,全世界海洋浓度差能资源高达30亿千瓦。由于海水浓度差能的蕴藏量十分巨大,世界上许多国家包括美国、日本、瑞典、中国等,都积极开展这方面的研究和开发利用。相信在不久的将来,海水浓度差能将成为新能源开发领域的一枝奇葩。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。