你能想到几种永续发电方式?除了常见的太阳能、风电之外,地热、潮汐、洋流都是可行选项,企业、政府正努力让它们能够商转,为城市带来永续干净的能源。然而,近期斯坦福大学研究出了新技术:使用淡水与海水的“盐分浓度差异”来发电!
这种能源称为“盐差能”。根据估算,它可为全球带来26万MW的电能,相较之下,台湾夏日的发电高峰也才3.5万MW,因此是个有庞大潜力的电力方案。那我们就先来了解,什么是“盐差能”?
盐差能:运用电解质浓度差异的电位差发电
溶液中电解质若有浓度差异,就会产生电位差,进而产生电能。盐差能发电就是利海水的盐分浓度差异,将它们的电位能差转换成电能。
能够应用盐差能发电技术的场景,主要是淡水、海水交会的地点,例如河流出海口;但是盐湖和地下盐矿的咸度差异也可以用来发电。目前有许多团队研究盐差能的发电技术,试图商业化,例如荷兰的逆电析、挪威的压力迟滞渗透膜法等等。
而这次斯坦福开发出盐差能电池。该电池又称为混合熵电池(mixing entropy battery,MEB),它没有渗透膜,通过淡水交换、淡水发电、海水交换与海水发电四个循环步骤,将盐差能转换成电能。
斯坦福大学研发盐差能电池,通过四个循环步骤发电
在淡水交换过程中,淡水会流入系统,取代系统中原有的海水;接着电极上钠离子与氯离子释放到淡水中,电流从阴离子电极流向阳离子电极;紧接着是海水交换步骤,海水流入系统,取代原有的淡水;最后,电极重新吸收钠离子与氯离子,电流朝相反的方向流动。若灌入淡水,将重启发电的四个循环。
斯坦福团队也通过普鲁士蓝与聚吡咯制作全新的电极,它们的价位都不超过3美元,也就是低于100元新台币。但它们相当耐用,根据研究团队的测试,经过180次的循环后,盐差能电池还保有97%的性能。
盐差能发电是台湾可以应用的新能源吗?
盐差能电池具有占地小、原理简单、不用充电、活动零件少等优点,虽然现在发电量还不大,但根据估算,盐差能可为全球带来26万MW的电能,是个有潜力的能源解决方案。斯坦福大学认为,该技术可用在污水处理厂,让占美国用电量3%的处理厂能够自行供电。