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“蓝色能源”将能让废水处理厂实现能源自给自足

  • 2019-07-30 17:12:24
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  • 稿源:马行行博客

据外媒报道,沿海污水处理厂可能是处理城市污水一种肮脏但却必要的方式,不过来自斯坦福大学的一项新研究表明,它们还可以兼做发电厂,进而使其实现能源独立和碳中性。研究人员表示,通过将核电站的淡水跟海水混合,他们有可能在全球范围内回收180亿瓦的电力。

“蓝色能源”将能让废水处理厂实现能源自给自足资料图

当淡水和海水混合时会产生所谓的盐度梯度。就污水处理厂排出的污水而言,其含盐量是与之混合的海水含盐量的20倍,这意味着每立方米淡水理论上可以产生0.65千瓦/小时的能源。

虽然这样的数量算不上多,但根据土木与环境工程博士后Kristian Dubrawski领导的斯坦福团队的研究显示,这种“蓝色能源”可能在当地废水处理厂有着重要的应用。

当这些工厂位于沿海地区时,它们会在处理后不断地将淡水排放到海里,但这些工厂的运营是能源密集型的,仅在美国就占到了电力输出的3%。此外,污水处理厂还需要昼夜不停地运转,所以电力短缺会引发一些严重的后果。

实际上,利用盐度梯度生成“蓝色能量”的想法并不新鲜,但斯坦福大学的研究团队表示,这是第一个不依赖于压力或渗透等因素的方法。相反,它将淡水和海水引入到位普鲁士蓝和聚吡咯制成的电极冲刷的电池中。这样当它们交换钠离子和氯离子的时候会产生电流,当海水进来之后反应则朝一个方向进行,电流也朝一个方向运动,淡水则相反。这套系统可以在没有能量输入的情况下持续工作。

斯坦福大学研究团队表示,电极相对坚固,部分原因在于其表面涂有磺基琥珀酸而且上面没有活动部件。在测试中,加州半月湾附近的帕洛阿尔托地区水质控制工厂的一个原型尽管功率输出很低但却经过了180次循环同时还保持了97%的效率。如果它可以通过使用多个电池来扩大规模,那么则可以让沿海污水处理厂实现能源自给自足,剩余的电力可进入电网或用于海水淡化。

Dubrawski表示,由于这是一个复杂的解决方案,所以还需要大规模的测试。

相关研究报告已发表在《ACS Omega》上。

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