Новая технология может обеспечить 40% мировой электроэнергии

Исследователи из Университета штата Пенсильвания разработали новую технологию, которая, по их мнению, будет способна производить большие объемы энергии – возможно, более одной трети от глобальных энергетических потребностей, – в прибрежных районах, где встречаются морская и пресная воды.

«Цель этой технологии, – пояснил ассистент-профессор экологической инженерии Кристофер Горски в заявлении, – заключается в том, чтобы генерировать электричество там, где реки встречаются с океаном. Это основано на различии в концентрациях соли между двумя источниками воды».

По словам Горски и его коллег, эта разница в уровнях солености потенциально может создать достаточное количество энергии для удовлетворения почти 40 процентов потребностей в электроэнергии в мире. Однако методы, которые в настоящее время используют эксперты для использования этой возможности, не могут полностью использовать этот потенциал.

Наиболее часто используемый метод, запаздывающий осмос (PRO), использует полупроницаемую мембрану для фильтрации соли из воды, генерируя осмотическое давление, которое затем превращается в энергию с использованием турбин. В то время как Горски объяснил, что PRO – это «лучшая технология», разработанная до сих пор «с точки зрения того, сколько энергии вы можете выработать», существует одна проблема. Обсуждаемая технология использует крошечные мембраны для фильтрации соли, и эти мембраны быстро блокируются.

Второй метод, обратный электродиализ (RED), использует электрохимический градиент для создания напряжений на ионообменных мембранах, а третий, емкостное смешивание (или CapMix), использует электричество от двух одинаковых электродов, когда они последовательно подвергаются воздействию пары разных виды воды. Исследователи объясняют, что оба метода не могут использоваться для получения энергии в промышленных масштабах.

Комбинированный метод производит больше электроэнергии, чем перечисленные методы.

Однако теперь Горски и его коллеги разработали электрохимическую проточную ячейку, в которой используются элементы как RED, так и CapMix, чтобы вырабатывать электричество. «Объединив два метода, – объяснил профессор, – они в конечном итоге дают вам гораздо больше энергии».

Во-первых, они создали специальную потоковую ячейку, в которой спользовали анионообменную мембрану для разделения двух каналов, а затем поместили электроды из гексацианоферрита меди в каждый канал. Затем они добавили графитную фольгу (для сбора тока) и запечатали каждую из ячеек торцевыми пластинами, гайками и болтами. Синтетическая морская вода подавалась в одну камеру, а синтетическая пресная вода – в другую.

Периодически меняя каналы потока воды, исследователи смогли перезарядить камеру и получить дополнительную мощность. Затем они изучали влияние различных переменных, таких как изменение путей потока, уровней солености и внешнего сопротивления, на производство энергии.

«Здесь есть две вещи, которые заставляют ее работать», – объяснил Горски в заявлении. «Во-первых, у нас есть соль, идущая на электроды. Во-вторых, у нас есть хлорид, переносящийся через мембрану. Поскольку оба этих процесса генерируют напряжение, в конечном итоге создается комбинированное напряжение на электродах и мембране».

В то время как RED-технология производила максимум 2,9 Вт энергии на квадратный метр, а PRO – 9,2 Вт на квадратный метр, новый способ способен производить пик 12,6 Вт на квадратный метр, говорят исследователи. В то время как они назвали результаты перспективными, они добавили, что они надеются на дальнейшее совершенствование системы, делая электроды более стабильными и определяя, как на ее производительность могут влиять некоторые элементы, обнаруженные в реальной морской воде.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *