211service.com
Sāļš šķīdums enerģijas ražošanai
Saldūdens un sālsūdens sāļuma atšķirība ir liels atjaunojamās enerģijas avots. Enerģija ir nepieciešama ūdens atsāļošanai, un procesa darbība pretējā virzienā var radīt enerģiju. Tagad jauna pieeja, kuras pamatā ir tradicionāls akumulatora dizains, kurā izmantoti nanomateriāli, varētu nodrošināt veidu, kā ekonomiski iegūt šo enerģiju.
Sāls šķīdums: Šī ierīce ražo elektroenerģiju, izmantojot saldūdens un sālsūdens sāļuma atšķirības. Abas folijai līdzīgās struktūras kalpo kā pozitīvie un negatīvie elektrodi; stikla spuldze ir atskaites elektrods.
Jaunā ierīce, ko izstrādājuši Stenfordas universitātes pētnieki, sastāv no elektroda, kas piesaista pozitīvos nātrija jonus, un no viena, kas piesaista negatīvos hlora jonus. Kad elektrodi ir iegremdēti sālsūdenī, tie no ūdens izvelk nātrija un hlora jonus, un jonu kustība rada elektrisko strāvu. Elektrodi tiek uzlādēti, notecinot sālsūdeni, aizstājot to ar saldūdeni un pieliekot relatīvi zema sprieguma elektrisko strāvu, kas izvelk jonus atpakaļ no elektrodiem. Kad saldūdens ir iztukšots, elektrodi ir gatavi piesaistīt vairāk jonu no nākamās sālsūdens partijas.
Tas ir pretējs ūdens atsāļošanas process, kurā jūs ieguldāt enerģiju un mēģināt radīt saldūdeni un koncentrētāku sālsūdeni, saka. Yi Cui , Stenfordas universitātes materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors un pētījuma galvenais autors. Šeit jūs sākat ar saldūdeni un koncentrētu sālsūdeni, un tad jūs ģenerējat enerģiju.
Cui grupa pārveidoja elektrībā 74 procentus no potenciālās enerģijas, kas pastāv starp sālsūdeni un saldūdeni, bez veiktspējas samazināšanās 100 ciklos. Elektrodu novietošana tuvāk viens otram, Cui saka, varētu ļaut akumulatoram sasniegt 85 procentu efektivitāti.
Elektrostacija, kas izmantotu šo tehnoloģiju, atrastos netālu no upes deltas, kur saldūdens satiekas ar jūru. Cui saka, ka, iegūstot 50 kubikmetrus upes ūdens sekundē, spēkstacija varētu saražot līdz 100 megavatiem jaudu. Viņš aprēķina, ka, ja tiktu izmantots viss saldūdens no visām pasaules piekrastes upēm, viņa sāļuma gradienta process varētu radīt 2 teravavatus jeb aptuveni 13 procentus no pašlaik visā pasaulē izmantotās enerģijas.
Tomēr šāda plaša mēroga izmantošana nopietni traucētu jutīgu ūdens vidi. Es domāju, ka jūs varētu izmantot tikai ļoti nelielu daļu no tā, pretējā gadījumā tā būtu ekoloģiska katastrofa, saka Menahems Elimelehs , Jēlas universitātes Vides inženierijas programmas direktors. Elimelech saka, ka būtu nepieciešams iepriekš apstrādāt ūdeni, lai noņemtu suspendēto materiālu, tostarp dzīvos organismus. Šāda apstrāde prasītu enerģiju, palielinātu izmaksas un pati par sevi nopietni traucētu ekosistēmu, ja tā tiktu veikta plašā mērogā.
Iepriekšējie centieni iegūt enerģiju no sālsūdens un saldūdens sāļuma atšķirības galvenokārt bija vērsti uz procesu, kas pazīstams kā spiediena aizkavēta osmoze. Šajā pieejā saldūdens un sālsūdens atrodas atsevišķās kamerās, kuras sadala mākslīgā membrāna. Augstāks sālsūdens sāļums izvelk saldūdeni cauri membrānai, palielinot spiedienu sālsūdens pusē. Pēc tam saspiestais ūdens tiek izmantots turbīnas darbināšanai un elektroenerģijas ražošanai.
Norvēģijas elektrokompānija Statkraft pašlaik veic spiediena palēninātās osmozes testus izmēģinājuma rūpnīcā ārpus Oslo, kā arī strādā, lai izstrādātu efektīvākas un izturīgākas membrānas. Statkraft amatpersonas saka, ka viņu mērķis ir pārveidot 80 procentus no pieejamās ķīmiskās enerģijas elektroenerģijā. Cui saka, ka viņš šaubās, vai pieeja spēs pārsniegt 40 procentu efektivitāti. Viņš saka, ka efektivitātes ziņā mēs noteikti esam daudz labāki.
Lai sasniegtu augstu efektivitāti, Cui grupa akumulatora pozitīvajam elektrodam izmantoja mangāna dioksīda nanostieņus. Materiāls nodrošina nātrija joniem aptuveni 100 reižu lielāku virsmas laukumu mijiedarbībai nekā parastie elektrodu materiāli. Un nanostruktūra ļauj joniem ātri pievienoties un atdalīties no elektroda, padarot visu akumulatoru efektīvāku.
Cui komanda izmantoja sudraba elektrodu, lai izveidotu savienojumu ar negatīvi lādētiem hlora joniem. Tomēr sudrabs ir pārmērīgi dārgs liela mēroga izvietošanai, un tas ir arī toksisks, jo tas var nodarīt kaitējumu videi, ja tas izšķīst ūdenī, kas tiek izvadīts caur akumulatoru. Cui saka, ka viņa grupa meklē aizstājēju, taču alternatīvu var būt grūti atrast.