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科学家发明水电池 可利用水循环发电

2018-4-22 10:53| 发布者: dymodel| 查看: 867| 评论: 0|原作者: laoztou

摘要: 斯坦福大学研究人员最近发明一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电。这一发明为新能源的开发与利用开辟一条新路。如果在推广使用,可解决全球约13%的用电需求。 电池的起始 ...
斯坦福大学研究人员最近发明一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电。这一发明为新能源的开发与利用开辟一条新路。如果在推广使用,可解决全球约13%的用电需求。
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  电池的起始状态是正负两极都浸泡在清水中。紫色和橙色分别表示电池的正极和负极。步骤1,一小股电流进入电池,把离子从电极中拉入水中;步骤2,淡水被净化,然后被海水替换,大量离子进入到海水中;步骤3,电从电池中流出,进行利用,等到电池中储存的能量耗尽后,离子重新回到电极中;步骤4,海水流出,被河水(淡水)替换,回到初始状态,然后进入新一轮循环
研究人员解释说,这种电池原理很简单,它的正负两极都浸泡在含有电离子(钠离子和氯离子)的液体中。发电时,先往电池里注入淡水,用微小电流来充电,然后将淡水排干,代之以海水,因为海水所含的电离子是淡水的60至100倍,这就增加了正负两极之间的电压,这时所产生的电能远大于一开始用来充电的电能。当电能被释放完时,海水又被淡水所代替,开始新一轮循环。
研究人员说,为提高效率,电池的正电极可以用二氧化锰纳米棒为材料,因为与其他材料相比,这种材料与钠离子作用的表面积会大大增加,而纳米棒则使得钠离子进出电极更为方便。

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亚马逊河河口是世界上最大的灌溉盆地,河水从这里流入大西洋,在这个位置,淡水和海水交汇,是应用“水”电池技术进行发电的理想之地

“这项技术在任何淡水进入海洋的地方都可以使用,比如河口或者入海口,在这些地方用这种电池建一个电站就可以了,”这项研究的小组负责人、斯坦福大学材料科学与工程系副教授崔毅(Yi Cui,音译)说。
这项研究应用也有它的局限性,那就是淡水水源的来源比较有限,崔教授说,“我们有无限量的海水可以取用,但不幸的是,我们的淡水资源却并非如此。”
据崔教授的研究小组推算,如果全世界都河流都是用这项技术进行发电,那么他们的电池可以每年供电2兆兆瓦(terawatt,也就是20万亿瓦)电量,约相当于全球每年总消费电量的13%。
崔教授的团队在设计电池的时候也考虑到了潜在的破坏环境的因素。他们选择了二氧化锰做电池的正极,因为二氧化锰比较环保。
研究小组知道河口和入海口都是环境敏感区域。“你在选址的时候,可以距离重要的人类生活聚居区几英里远,”崔教授说,“我们不需要打扰到整个系统,我们只需要从这个系统中抽取一些入海前的河水。我们是在接水,然后回馈。”
这个过程本身会对环境有少许影响。从电厂流出的水会是淡水和海水的混合物,这种混合物排入两种水已经混合的区域,混合物排入时保持常温。
现在崔教授的团队正在寻找负极的适合材料。他用银做过实验,但是若推广应用,银就会过于昂贵。
经过评估,研究小组认为最有潜力使用这项技术的区域是南美洲的亚马逊河口,这里有很大的陆地和丰富的淡水资源,非洲也有大量的河流,还有加拿大、美国和印度。
“但是淡水的来源不一定非要是河水,”崔教授说,“使用这种方法的水不一定要非常干净,暴雨的积水和中水或许也是可以用的。”
崔教授还表示,有可能经过处理的废水也可以利用。“我想我们可以研究使用废水,”他说,“如果我们可以使用废水,(这项技术)会卖得很好。”
据研究小组计算,一个电站每秒钟可以运作50立方米的淡水,产生100兆瓦的电量,这就可以满足大约1万个家庭的用电需求。

这是梦想吗?但愿快点研究成功和普及!!!

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