河口发电有希望了

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淡水和盐水之间有化学差异。在河口，这两种不同性质的液体汇合在一起。现在，科学家们已经设计了一种薄膜，可以利用这种差异来发电。如果能够进行大规模生产，发电站预计将建在沿海地区的河口交汇处，为数百万人提供清洁的无碳电力。

最近，罗格斯大学的研究小组宣布他们在这个领域取得了突破。研究人员发明了一种薄膜，可以分离盐水中的正电荷和负电荷。水流过它。每平方米薄膜每年可以产生大约30兆瓦时的电力，足以为三栋房子供电。

“这令人印象深刻。多年来，我们的研究领域一直期待着成功的一天。”韩国浦项科技大学机械工程师朴光宇说。

根据《科学》的报道，人类使用水的“蓝色能量”是有事实依据的。每年，大约有37，000立方千米的淡水从河口流入大海。河水和海水的汇合可以提供巨大的发电潜力。据估计，发电量可达2.6兆瓦时，大致相当于2000座核电站的发电量。

盐是一种将金属离子或铵离子与酸离子结合的化合物，其中不同的化学物质带有正电荷或负电荷。在固体中，正电荷和负电荷相互吸引，从而结合离子(例如，氯化钠是由带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子结合而成)。在水中，这些离子可以“溜走”或*移动。

这是利用淡水和盐水发电的原理。以前，也有发电厂使用类似的原理获取能量，但采用的方法昂贵，难以顺利推广。

新开发的膜是一种半透膜，可以将钠或钾的正离子泵到膜的另一侧。研究人员将水流分成两个池:一个带正电荷，另一个带负电荷。电极浸没在池中并与导线连接，电子将从负电荷侧流向正电荷，从而实现发电。

法国研究人员于2013年首次制作了这部电影。这种氮化硅陶瓷膜常用于电子工业、刀具切削等。氮化硼纳米管是一种带有许多负电荷的材料。在理想状态下，当膜被放置在淡水和盐水之间时，正离子将从盐水压缩到淡水，但是带负电的离子被膜阻挡，导致两侧电荷不平衡，从而产生电。

然而，困难在于根据研究人员的意愿，该膜中的氮化硼纳米管不能垂直于该膜排列。在最近的美国材料学会年会上，罗格斯大学的机械工程师杰里·魏仁山实验室的成员报告说，他们已经解决了这个问题。

研究人员将市场上可买到的纳米管添加到前体聚合物中，形成6.5微米厚的薄膜。负电荷管涂有一层正电荷涂层。涂层分子太大，无法穿过氮化硼纳米管，因此薄膜的通道仍处于平滑状态。

之后，研究人员在混合物中加入带负电荷的磁性氧化铁颗粒，这些颗粒被固定在带正电荷的涂层上。此时，研究人员可以通过施加磁场来操纵纳米管，使它们一个接一个地排列。然后，聚合物被紫外线稳定在适当的位置。薄膜顶面和底面上的部分材料被等离子体束蚀刻以确保纳米管光滑。

最后，处理后的薄膜每立方厘米约有1000万个氮化硼纳米管。研究人员把它放在一个小容器里，每单位面积的发电量是原始薄膜的4倍。

研究小组说，这种效率的提高可能与氮化硼纳米管的宽度有关。较窄的纳米管可以更好地消除带负电荷的氯离子。然而，该工艺需要改进，因为在等离子体束处理的膜中只有2%的氮化硼纳米管在两侧是开放的。

目前，研究人员仍在试图增加其中的空穴数量，为“蓝色能量”的实际应用提供可能性。