淡水和海水混合就能發電，新技術可提供全球40%電力

也許你聽說過海水發電，這是一種利用海水溫差或潮汐力推動渦輪機發電的技術，不過由於成本較高，在全世界的應用極少。賓夕法尼亞州立大學的研究人員開發了一種全新的混合技術，可在河流入海口安裝發電設備，利用淡水和海水之間鹽濃度的差異來發電，可產生滿足全球用電需求40%的電力。

當淡水遇到海水，有兩種方法可以產生電力。一種是壓力延遲滲透（PRO），可以選擇性地允許水通過半透膜輸送，同時排除鹽分，然後利用這個過程產生的滲透壓，通過渦輪機轉化為電力。另一種方法是反向電滲析（RED），可以利用離子交換膜的電化學梯度來產生電壓，當氯離子或鈉離子通過離子交換膜進行選擇性傳輸時就產生了電力，由於離子交換膜只允許帶正電或負電的離子通過，所以只有溶解的鹽才能通過，而不是水本身。

雖然這兩種方法都是捕獲能量最成功的方法，但都存在很大的短板。PRO方法是迄今為止最好的技術，可以高效地產生電力，但半透膜的孔非常小，面臨細菌或顆粒物卡在上面的污染問題，時間一長水便不能通過了，此外PRO也沒有能力承受超鹹水的滲透壓力。RED方法由於離子交換膜不需要水通過，不容易被污染，但它不具備產生大量電力的能力。

後來科學家們又發明了一種電容混合（CapMix）的方法，將兩個相同的電極放在不同類型的水中（如淡水和海水）產生的電壓來發電，但這種方法同樣不能產生大量的電力。研究人員於是想到了將RED和CapMix技術結合在一起的辦法，構建了一個有兩個通道的流通池，每個通道用陰離子交換膜分開，裡面放置鐵氰化銅電極，並用石墨箔作為集電器。然後一個通道供應海水，一個通道供應淡水，周期性地切換水的流路以允許電池充電並進一步產生電力。在測試中，這種方法產生的電力峰值達到了12.6瓦/平方米，遠遠超過了RED，和PRO的最大計算值（9.2瓦/平方米）水平相當，還迴避了污染問題。

雖然這種方法很有希望，但研究人員依然在開展進一步的研究，以解決電極的穩定性問題，並檢測海水中的其它成分，如鎂和硫酸鹽對電池性能的影響。這項技術如能真正投入量產，或許會對全球能源結構產生巨大的影響，每條河流的入海口都將成為發達的電力生產基地，對於受困於氣候變暖而焦頭爛額的我們來說，地球終於有救了！

這項研究最近發表在《能源與環境科學》上。

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