用盐也可发电

陈广峰 王尧

你有没有想过，有一天汽车油箱里装的不是汽油而是“盐水”？在海水和江河水的交汇处，就蕴含着这样一种鲜为人知的“蓝色能源”——海水盐差能。现在就让我们一起走近河海交汇处，看看如何用“盐水”来发电。

在自然界中，太阳的照射会使水不断蒸发，形成水蒸气，这个过程去除了水中的杂质，例如海水中的盐分，因此这种气态水十分纯净。于是，大量的水从海洋蒸发出来，在大气中形成云，遇冷后又凝结成雨、雪等，重新回到地表，落到陆地上就形成了淡水；又经过长年累月地流动，汇集成河流，最终奔流入海。

当淡水到达入海口或三角洲时，会与海水发生激烈碰撞。科学家利用的就是碰撞过程中释放的能量——海水盐差能。

我们知道，物质分子总是从高浓度区域向低浓度区域转移，所以当河流中的淡水与海水相遇时，水分子总是会不断地向海水一侧扩散。如果这时在河流与海水之间加一张渗透膜，只允许水分子通过，两边就会产生渗透压，促使水从浓度低（这里的浓度，指的是溶解于水中的物质的浓度）的河流一侧通过这层膜向浓度高的海水一侧渗透，使海水一侧水位升高。这时，再将水轮机放在出水口，水会推动水轮机转动，从而产生电。这种方法叫作压力延迟渗透法。

 压力延迟渗透示意图（绘图/周游）

通常，在江河的入海处，海水盐度为3.5%，而河水的盐度很低，大约只有海水的1/50，海水和河水之间的化学电位差相当于240米高的水位落差产生的能量。

这就是海水盐差能发电的基本方式——将不同盐度的海水或海水与淡水之间的化学电位差能转换成水的势能，再利用水轮机发电。理论上，世界各河口区的海水盐差能达300亿千瓦，可利用发电的约26亿千瓦。

人们可以在河流的入海口处修建发电站，特别是在盐度更高的水域中。这种新能源既不产生垃圾，也没有二氧化碳排放，更不受天气影响，可以说海水盐差能是高度清洁的，这种神奇的“蓝色能源”也被视为未来最值得开发的清洁能源之一。

相信在不远的将来，利用海水盐差能发的电就会走进我们生活，为碳达峰、碳中和贡献自己的力量。

利用海水盐差能发电的另一种方式是反向电渗析。不过需要使用两张不一样的渗透膜，一张只允许氯离子（Cl-）通过，另一张只允许钠离子（Na+）通过。

盐即氯化钠（NaCl），是中性的，由带正电的钠离子和带负电的氯离子组成，两者就像两块磁铁一样彼此吸引，聚集在一起。而我们把盐放在水中时，盐会溶于水，并分解为带正电的钠离子和带负电的氯离子。

如图所示，将海水注入中间区域，淡水注入两端区域。由于两种渗透膜的存在，带正电的钠离子（Na+）和带负电的氯离子（Cl-）会分别在容器两端聚集，使得容器两端一边带正电、一边带负电。这时，容器就如同电池一样可以发电了。

 反向電渗析示意图（绘图/周游）

（责任编辑 / 张丽静  美术编辑 / 周游）