最具前景的“蓝色能源”

　　当海水和淡水在河流入海口处混合，可以发生化学反应，并用来发电。这算不算是未来最具开发潜力的绿色能源呢？在我们居住的这颗蓝色星球上，如果找到有效的利用方式，充足的“蓝色能源”将满足我们的所有需求。

　　蓝色能源概念最早于1954年由英国工程师帕特尔首次提出，也被称为“渗透能源”，因为在所发生的化学反应中利用了渗透现象。

　　简单描述其工作原理，可以用不同浓度的盐溶质分别制作两瓶水溶液。如果两瓶溶液间存在一层极薄的可以让谁通过但无法让盐离子通过的“半透膜”，那么水自然会从淡的一侧流向咸的一侧。而水流通薄膜时产生的压力，可以用来推动涡轮机发电。

　　一直到1970年前后，当制作半透膜的人工材料变得商业化后，帕特尔的想法才付诸于实践。。一位名叫西德尼·勒布的科学家建议，可以使用“渗透动力装置”，并提出了最初的想法，利用约旦河和死海的咸水混合发电。

　　这种动力装置的工作效果实际并不是经过薄膜的流速越大越好，而是当速度稍微放缓，因为通过挤压盐水压力会阻碍大量淡水从薄膜另一侧流入。这项技术也被称为“压力阻尼渗透”。

　　首个使用压力阻尼渗透的蓝色发电站于2009年由挪威国家电力公司在挪威的托夫特创建，其发电能力达到4千瓦，相比小型核电站5000千瓦的发电能力显得小很多。此外，挪威国电发现这种模式不够划算，设备无法制造出足够的电力以抵消建造、运行和维护的成本。2013年，挪威国电关掉了该发电站。

　　尽管如此，商业开发者们并没有打消念头。在位于莱瓦顿的荷兰水资源研究所可持续用水技术中心， REDstack公司开始在一个标准发电站内利用反向电渗析不同的渗透能来发电。这种方法允许盐离子而非水分子通过的薄膜。

　　在反应过程中，使用了两种类型的薄膜：一种允许带正电的钠离子通过；另一种允许带负电的氯离子通过。这些薄膜形成类似三明治的多层水，其中盐水层替换为淡水层，两种类型的离子运输薄膜交替排列。这种排布方式可以直接产生电压，无需再使用涡轮机来发电。理论上这种方法可以非常有效率地捕捉混合过程的释放的电流。

　　可持续用水技术中心的科学家们还研究出另一种电容混合方法。当盐水和淡水交替注入放有两个作为电能储存装置（或者电容）的电极室内。整个过程便可以提高电压。

　　自2010年以来，颇具实力的欧洲财团一直在进行着电容混合技术的探索。由荷兰乌特勒支大学物理学家雷纳·范·罗伊带领研究小组发现，如果混合了淡水的盐水被加热到50摄氏度左右，蓝色能源电容混合设备的能源输出可能会加倍。

　　值得注意的是，该过程不需要燃烧化石燃料来加热，可以简单地使用工业过程中被加热过的废水。例如，来自电厂或者数据中心（保护计算机防止过热）的冷却水。西班牙格拉纳达大学的研究小组通过实验也证实了该理论。

　　渗透作用在任何浓度差的可溶物质中普遍有效，所以“蓝色能源”不仅仅限于淡水和盐水的混合。2013年，来自可持续用水技术中心的研究小组提出，可以用从化石燃料发电厂获得的溶化的二氧化碳气体发电。二氧化碳易溶于水，生成碳酸，之后分解成碳酸氢盐和氢离子。这些可以在电容混合过程中实现电极间的排列整理，跟普通的盐离子相同。正如电容混合方法需要用盐水和淡水交替冲洗一样，这个新方法必须先用二氧化碳水（相当于盐水），之后再用干净的空气（相当于淡水）交互冲洗。

　　科学家表示，在世界范围内，化石燃料发电厂排出的烟道气体含有每年大约能制造850太瓦时电力的二氧化碳，这几乎是英国年度用电量的百倍。这是一个惊人的颠覆性想法：二氧化碳通常是问题的一部分，但就能源产生过程而言，如今它成了解决方案的一部分。

　　（来源：BBC网站，文章有删节、标题有改动）（焦旭/编译）