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VOL:59期

利用海洋能源有新招

鳥巢有創意科學少年編輯部

新開發的鹽度差電池,使海水與淡水循環流動發電。

地球的能源危機一直存在,人們無不絞盡腦汁開發可再生的能源,像是太陽能、風力、地熱、潮汐力……其中一種方法是利用海水與淡水鹽度差異所產生的能量。

先想像你在調飲料,例如用檸檬汁搭配紅茶迸出新滋味,當兩種濃度不同的液體混合在一起,濃度高的液體裡面的成分,會漸漸擴散到低濃度的液體中,最後整杯液體混合均勻。液體擴散的過程含有能量,而「鹽度差發電」就是利用不同鹽濃度的水,把鹽離子擴散的化學能轉換成電能。

世界蘊藏著龐大的鹽差能,河流出海口、鹽湖與地下鹽礦的鹽度差都能利用,尤其出海口,更是發電的好地方。以往運用海水發電的技術,經常是在兩種不同鹽度的水之間隔一層薄膜,利用膜兩邊濃度差異產生的滲透壓來發電,不過,這種薄膜的造價居高不下。前陣子,美國史丹佛大學開發了發電的新方法,不用薄膜,而是採用特殊電極材料:以普魯士藍與導電聚合物做成的電力裝置。這個系統中混合了淡水與海水,能在溶液交換過程中,把電極上鹽離子流動的能量轉換成電能;透過淡水交換、淡水發電、海水交換與海水發電四步驟,就可不斷循環發電。這些電極材料一公斤價格還不到100元臺幣,而且經過測試,反覆使用100多次後效能還是很穩定。

建置在沿海的汙水處理廠,經常把大量廢水排放到海洋,但這個過程其實具有鹽度差,如果能運用其中的能量,在排放廢水的階段就能獲得龐大電力,供應工廠本身運作。

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2019年12月 ]