Chung

Công nghệ mới này tạo ra điện khi nước ngọt gặp nước mặn

Công nghệ mới này tạo ra điện khi nước ngọt gặp nước mặn


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Các nhà nghiên cứu bang Penn gần đây đã công bố một hệ thống năng lượng tái tạo lai mới tạo ra một lượng điện chưa từng có từ sự khác biệt giữa nước ngọt và nước mặn.

Khu vực nơi nước ngọt và nước mặn gặp nhau ở eo biển Georgia.[Nguồn ảnh:Stephengg qua Flickr]

Hệ thống mới tạo ra một hệ thống khả thi khai thác năng lượng từ nơi nước ngọt và nước mặn gặp nhau tại các vùng ven biển.

Tạo ra điện từ sự khác biệt về độ mặn

Các nhà khoa học đang không ngừng phát triển các công nghệ tái tạo để tiếp tục cung cấp năng lượng cho tương lai. Mặc dù các loại năng lượng tái tạo phổ biến nhất thường được công nhận là năng lượng mặt trời, gió, thủy điện hoặc thủy triều, nhưng cũng có một phương pháp khác ít được biết đến hơn một chút. Trong các vùng nước có nồng độ muối khác nhau, tồn tại một nguồn năng lượng thực tế chưa được khai thác.

Khi hai vùng nước gặp nhau với hai mức độ mặn khác nhau (tức là nước mặn và nước ngọt), các lực tự nhiên sẽ cố gắng cân bằng nồng độ muối. Các ion muối sẽ chảy từ vùng có nồng độ cao sang vùng có nồng độ thấp hơn khi nước liên tục trộn lẫn. Cuối cùng, gradient cân bằng và nồng độ vẫn giống nhau.

Mặc dù, các tác động khá trần tục khi hai khối nước có thể tự do trao đổi các ion muối.

Tuy nhiên, việc sử dụng một màng bán thấm hoạt động như một rào cản giữa hai khối nước có thể làm tăng tác dụng. Cho phép dòng nước đi qua trong khi hạn chế các ion muối lớn hơn đi qua dẫn đến việc hình thành một loại áp suất duy nhất - chính thức được gọi làáp suất thẩm thấu.

Với rào cản được đặt ra, nước từ phần nước ngọt cố gắng cân bằng nồng độ muối trong phần còn lại. Tuy nhiên, vì muối không thể đi qua hàng rào nên nó vẫn ở trong cơ thể cũ.

Ngay cả khi muối vẫn giữ nguyên tại chỗ, nước ngọt sẽ tiếp tục chảy vào vùng nước mặn khiến phần nước mặn tăng lên.

Ví dụ về sự thẩm thấu giữa hai khối nước với nồng độ đường khác nhau. Mức chất lỏng tăng lên ở một bên khi bổ sung đường khi nước ngọt cố gắng cân bằng (tương tự như muối). [Nguồn ảnh: Wikimedia Commons]

Năng lượng thẩm thấu: Nguồn năng lượng tái tạo chưa được khai thác

Trên thế giới, có nhiều vùng ven biển có nước ngọt đổ ra biển. Theo Đại học Bang Penn,

"Sự khác biệt về nồng độ muối đó có khả năng tạo ra đủ năng lượng để đáp ứng tối đa 40 phần trăm nhu cầu điện toàn cầu. "

Sức mạnh thẩm thấu là năng lượng có sẵn giữa hai khối nước với nồng độ muối khác nhau. Nó cũng là một trong những nguồn năng lượng chưa được khai thác nổi bật nhất trên thế giới. Bất cứ nơi nào nước ngọt gặp nước mặn đều có khả năng tạo ra gần một nửa nhu cầu điện năng trên thế giới.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đang phải đối mặt với thách thức để tìm ra một phương tiện hiệu quả để khai thác sức mạnh của nó.

Hiện nay, có hai phương pháp nổi bật để khai thác năng lượng từ nước mặn bao gồmthẩm phân điện (Đỏ vàthẩm thấu chậm áp suất (CHUYÊN NGHIỆP).

Hệ thống PRO đặc biệt dựa vào dòng chảy của nước ngọt sang nước mặn qua một màng. Phương pháp này liên quan đến việc bơm nước ngọt và nước mặn vào một màng bán thấm lớn. Cáchệ thống màng thẩm thấu thuận chỉ cho phép trao đổi nước từ phía ngọt sang dòng chảy của nước mặn. Kết quả là, áp suất của nước mặn tăng lên. Một máy phát điện tuabin có thể khai thác năng lượng từ nước có áp suất và biến nó thành điện năng.

Sản xuất điện thẩm thấu chậm áp suất (PRO).[Nguồn ảnh: Wikipedia]

Lọc điện ngược

Phương pháp phổ biến thứ hai để chiết xuất năng lượng từ các gradient muối được gọi là thẩm tách điện ngược (RED). Về bản chất, RED hoạt động giống như một cục pin muối.

Thông thường, các hệ thống RED hoạt động bằng cách bơm nước mặn vào một hệ thống có hai bộ trao đổi ion riêng biệt. Một cho phép natri dương đi qua, và một cho phép clo tích điện âm đi qua. Vì muối bao gồm clo và natri, nó có rất nhiều trong các đại dương.

Sơ đồ thẩm phân ngược.[Nguồn ảnh: Endy Nugroho qua SlideShare]

Xen giữa các bộ lọc là dòng nước tạo ra sự chênh lệch về nồng độ buộc các anion và cation phải chảy qua màng. Sự khác biệt về điện tích tạo ra một hiệu điện thế giữa hai bản có thể được biến đổi thành điện năng bằng cách thay đổi dòng chảy đến nồng độ muối thấp hơn.

Thật không may, cả hai phương pháp đều có những hạn chế nghiêm trọng.

Các vấn đề đối mặt với sự phát điện thẩm thấu hiện tại

Hệ thống PRO dựa trên một mạng lưới các lỗ cực kỳ nhỏ tạo nên màng. Tuy nhiên, các chất dạng hạt (hữu cơ và vô cơ) dễ dàng lấp đầy các lỗ nhỏ. Với tất cả các hạt trong đại dương, rất khó để triển khai một hệ thống PRO quy mô lớn. Hơn nữa, hệ thống PRO không thể chịu được lực của vùng nước siêu mặn.

Xây dựng một nhà máy thương mại vừa tốn kém vừa không hiệu quả với công nghệ hiện tại.

Gorski giải thích: “PRO cho đến nay là công nghệ tốt nhất về lượng năng lượng bạn có thể tiết ra. “Nhưng vấn đề chính của PRO là các màng vận chuyển nước bị hôi, có nghĩa là vi khuẩn phát triển trên chúng hoặc các hạt mắc kẹt trên bề mặt của chúng, và chúng không còn vận chuyển nước qua chúng nữa”.

Với công nghệ RED, chỉ có muối hòa tan mới chảy qua màng trao đổi ion - không phải nước. Hệ thống này có hiệu quả hơn trong việc ngăn chặn màng bám bẩn. Tuy nhiên, hệ thống này thiếu khả năng tạo ra một lượng điện năng đáng kể.

Giải pháp lai hóa: Cuộc cách mạng năng lượng tái tạo

Một giải pháp liên quan đến sự kết hợp giữa hai công nghệ có thể là câu trả lời cho vấn đề phức tạp.

Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Bang Penn đã nghĩ ra giải pháp bằng cách lai giữa công nghệ RED và CapMix.

Tương tự như RED, CapMix dựa trên các điện cực thu năng lượng từ điện áp phát triển khi hai nồng độ ion khác nhau. Tuy nhiên, CapMix đặc biệt sử dụng sự khác biệt về độ mặn để tạo ra điện tích thay vì dòng chảy của clo và natri.

Để hệ thống hoạt động, nước mặn chảy qua một ống, nơi các màng chiết xuất các hạt tích điện. Hai điện tích của lực trái dấu tích tụ. Sau đó, một dung dịch có độ mặn thấp được đưa vào, làm cho các điện cực phóng điện vào nước, do đó tạo ra điện.

Hệ thống điện CapMix. [Nguồn ảnh: Hatzell và cộng sự, Môi trường năng lượng. Khoa học. 7 qua Penn State]

Hai vì một

Gần đây, một nhóm các nhà khoa học đã nghĩ ra một phương pháp để kết hợp hai ý tưởng. Hệ thống tạo ra 12,6 watt trên mét vuông, hơn đáng kể so với các máy tạo mặn khác.

Gorski nói: “Bằng cách kết hợp hai phương pháp này, chúng sẽ mang lại cho bạn rất nhiều năng lượng.

Một tế bào dòng chảy được chế tạo tùy chỉnh ngăn cách các kênh nước bằng một màng trao đổi anion. Hệ thống sử dụng đồng hexacyanoferrat làm điện cực với lá than chì để thu dòng điện. Xen kẽ dòng chảy của nước mặn và nước ngọt giải phóng năng lượng và cho phép nó được khai thác.

“Có hai điều đang diễn ra ở đây khiến nó hoạt động,” Gorski nói thêm. “Đầu tiên là bạn cho muối vào các điện cực. Thứ hai là bạn có clorua chuyển qua màng. Vì cả hai quá trình này đều tạo ra một điện áp, nên cuối cùng bạn sẽ phát triển một điện áp kết hợp ở các điện cực và trên màng ”.

Với cả nồng độ muối và dòng hạt tích điện góp phần tạo ra năng lượng, hệ thống đã tạo ra nhiều hơn đáng kể so với bất kỳ máy tạo muối nào khác. Nó cũng không mang các vấn đề tương tự như các hệ thống khác.

Ô lưu lượng cô đặc với hai tấm giữ nó lại với nhau. Các ống cấp muối hoặc nước ngọt cho hệ thống. [Nguồn ảnh: Jennifer Matthews qua Penn State]

Một giải pháp đầy hứa hẹn

Tuy nhiên, công nghệ này vẫn còn trong giai đoạn sơ khai, nó đang tỏ ra hiệu quả hơn nhiều so với các phương pháp khác.

Công nghệ lai tạo ra nhiều hơn đáng kể so với các kỹ thuật độc lập khác.

"Tại 12,6 watt trên mét vuông, công nghệ này dẫn đến mật độ công suất đỉnh cao chưa từng có so với RED được báo cáo trước đây (2,9 watt trên mét vuông), và ngang bằng với các giá trị được tính toán tối đa cho PRO (9,2 watt trên mét vuông), nhưng không có vấn đề về bám bẩn. "Tuyên bố của Penn State.

Hiện tại, các nhà nghiên cứu đang điều tra độ ổn định của các điện cực trong thời gian dài. Kết quả đầy hứa hẹn, tuy nhiên, công nghệ này vẫn cần được cải tiến đáng kể trước khi sẵn sàng cho một thử nghiệm quy mô lớn.

Tuy nhiên, công nghệ hybrid là một bước tiến quan trọng đi đúng hướng đối với năng lượng tái tạo sạch. Mặc dù nó còn trẻ nhưng nó đang khai thác vào một nguồn năng lượng hoàn toàn mới - một nguồn năng lượng mà một ngày nào đó có thể sớm cung cấp năng lượng như 40 phần trăm của nhu cầu năng lượng nhân văn.

Thông qua Bang Penn

XEM CŨNG: Điều gì sẽ thực sự giúp thế giới sử dụng năng lượng tái tạo

Do Maverick Baker viết kịch bản


Xem video: Khám Phá Máy Lọc Nước Mặn Thành Nước Ngọt Giải Cứu Vườn Sầu Riêng. Thịnh Sầu Riêng (Tháng Sáu 2022).


Bình luận:

  1. JoJokazahn

    Propertyman sản xuất những gì sau đó

  2. Kakora

    Một câu trả lời như vậy từ lâu đã được tìm kiếm



Viết một tin nhắn