[科普中国]-海洋盐度差能

简介

海洋能是指海洋中所蕴藏的可再生的自然资源，海洋不仅能提供丰富的海洋生物资源、海底矿产资源和化学资源，而且还蕴藏着巨大的能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能，当然还包括江河淡水和海洋咸水交汇产生的盐差能。按能量来源，潮汐能来源于月球的运行，盐差能与其他形式海洋能均源于太阳辐射。海洋盐差能本质上是由太阳辐射在海面上造成水蒸气蒸发，在海上形成的高气压与大陆上方有压差，水汽流向大陆上空，由于冷暖干湿空气交汇，以雨雪的形式降在陆地上，形成淡水，使盐度与海水的盐度有了很大的差异。盐差能与其他形式海洋能一样，是洁净的一次能源。盐差能就在我们身边。我国主要分布在各大江河的出海口，青海等地还有不少内陆盐湖与河流交汇处都蕴含盐差能，可以考虑在这些地方建造盐差能发电厂，解决我国沿海缺少能源且电能需求量大的矛盾。科学家相信，21世纪人类将步入开发海洋能的新时代，两水相逢的盐差能被大规模的利用必将成为现实。1

基本原理用一层只能通过水分子而不能通过盐离子的半透膜（这种膜具有透水性，但溶质难以透过）隔开两种不同盐浓度的海水被时，两边的海水就会产生一种渗透压，使水分子从浓度低的一侧通过半透膜向浓度高的一侧渗透，继而浓度高的一侧水位升高，直到膜两侧的含盐浓度相等，这个液位差就是能量。基于这个现象，利用一定的转换方式，可以使这种势能通过一些装置转换成为电能。1

发展盐差能发电是美国人在1939年首先提出来的，从20世纪60年代开始，特别是70年代中期以来，世界上如美国、英国、俄罗斯、加拿大和挪威等靠海的发达工业国家，对海洋能的利用都非常重视。跟利用核能一样，投入了相当多的财力和人力进行研究。最早是1973年由以色列科学家洛布（Loeb）提出并展开实验工作，位于亚洲西部的死海，盐度是一般海水的7~8倍，渗透压可以达到500个大气压，相当于5000m高的大坝水头。为了探索海水盐差发电的效果，洛布在死海与约旦河交汇的地方进行实验，利用渗透压原理设计而成的压力延滞渗透能转换装置取得了令人满意的成果。这以后，美国、瑞典、日本等国相继开始了这方面的研究，并制成实验发电装置。据有关专家估计，世界各河流区域的盐度差能量约有300亿kW，其中可供利用的大约有26亿kW，我国可以开发的估计有1亿kW。1

开发的难度海洋开发环境严酷，投资大，存在风、浪、海流等动力不稳定因素，入海口又有水流冲击和台风影响，同时海水腐蚀、泥沙淤积，以及水生物附着等问题也有待考虑，所以转换装置庞大，材料要求强度高、防腐好，施工技术复杂，投资大，造价高。而且由于海洋的深广，制约了对它的利用，所以至今还没有形成规模利用海洋能。盐差发电中尚有很多问题需要解决，如对河水泥沙的处理以及防止海洋动物被海水进水口吸入等，应用中需要把渗透膜放置在海水中，腐蚀、生物积垢和泥沙淤积等都将是非常棘手的问题，这就需要净化海水和河水，甚至需要对水进行预处理以防止积垢和腐蚀来提高渗透膜的效率，这些都要作进一步的研究。盐差能开发的关键技术的膜技术，需要半透膜的渗透流量在现有基础上提高一个数量级，盐差能利用才有可能实现商业化。1