[科普中国]-海水浓度差发电

海水浓度差发电是指由于太阳热使地表的水分以雨水的形式反复蒸发、凝结，导致陆地水和海水之间有3%左右的盐分浓度差，可以利用这种化学能量实现电能的转换。

定义由于太阳热使地表的水分以雨水的形式反复蒸发、凝结，致使陆地水和海水之间有3%左右的盐分浓度差，利用这种化学能量实现电能的转换，即称为海水盐分浓度差发电。

海水浓差能海水浓差能指由浓度差形成的化学能。海水的平均盐含量为3.5%，与淡水相比，具有较高的浓度。在河流入海处的淡水与海水交汇的地方，会出现显著的浓度差，这种由浓度差而产生的化学能也称为盐度差能。

发电方式海水浓度差能发电有渗透压法、渗析电池法和蒸汽压差法等几种不同类型.

（1）渗透压法：利用浓度不同溶液之间的渗透压差发电。这种方法必须通过半透膜才能实现。

（2）渗析电池法：利用不同浓度溶液之间的电位 差发电。又称浓淡电池法。这种方法必须使用两种不同的膜，即阴离子交换膜与阳离子交换膜才能实现。

（3）蒸汽压差法：利用不同浓度溶液之间饱和蒸汽压的不同来发电。1

渗透压法发电渗透压法能量转换的原理是:在海河交界处，由于海水、淡水的盐度差很大，如果采用一种特殊的半透膜（具有透水性，但溶存物质难以透过），将海水和淡水隔开，通过这个膜会产生一个压力梯度，迫使淡水通过半透膜向海水一侧渗透，使海水稀释，直到两侧水的盐度相等时海水侧的高度将超过淡水似而该高度的水压即称为渗透压浓差发电就是利用这种渗透现象，提高水位，使其发电

下面简单介绍两种渗透压发电方案

1.水压塔渗压系统

该系统如图1所示，主要由水压塔、半透膜、海水泵、水轮机发电机等组成。

系统的工作流程如下：向水压塔内充入海水，在渗透压的作用下，淡水透过半透膜向水压塔内渗透，提高水压塔内的水位，当塔内水位上升到一定高度后，便从水槽溢流出来，冲击水轮机叶片使之旋转，并带动同轴发电机发电。

2.“强力”渗压系统

图2是该系统的简单示意图。系统的工作流程是：先让河水流经水电站的水轮机然后排入低于海平面约200m的水库里水库和海平面问的高度差由渗透压抵消和保持按照理论，这个压差可达240m，但是实际工作中要比浓度差的平衡力要小很多才能使淡水通过半透膜直接排入盐水（海水）中薄膜（渗流器）必须用大量海水小断地冲洗以将渗透过薄膜的淡水带走并防比由于薄膜表面附近的盐水被稀释而产生“浓度极化”。

渗析电池法渗析电池法也称浓淡电池法这种电池利用的是由带电薄膜分隔的盐浓度小同的溶液问形成的电位差在浓度为百万分之850的淡水和海水作为膜两侧的溶液的情况卜，界面产生的电位差约为80毫伏这个电压随相邻电池的盐浓度比成对数变化如果把多个这类电池串联起来，可以形成更高的电压这种电池采用了两种膜，即阴离子渗透膜和阳离子渗透膜阳离子渗透膜允许阳离子透过，阴离子渗透膜允许阴离子通过阳离子渗透膜和阴离子渗透膜交替放置，中问的问隔交替充以淡水和盐水这样，就可以得到串联压。

例如，用1000只电池串联可得80伏的电压而且在这种情况下，由于只在电池组两端才需要电极，所以电极溶解腐蚀的问题就大大减少了。这种电池的终端单元内部是海水，所以在终端电极处会产生氯气和氢气这两类气体都是有价值的，可以帮助偿付设备投资。

蒸汽压发电利用蒸汽压发电有一个重要优点，效率一般为4-6%，而盐度差发电装置则小受卡诺效率的限制，效率要高得多；而且根据有关试验结论，蒸汽压发电中，每平方米热交换器表面积的功率密度约为10瓦比反电渗析的功率密度大10倍以上，且比渗析膜单位面积的价格便宜很多蒸汽压力机械最吸引人的性能是它小需要使用渗透膜，水表面本身就起渗透膜的作用因而大多数诸如退化、价格昂贵以及水的预处理和与渗透膜有关的问题都不复存在了。2

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学