Исследователи из США намерены изменить чистую энергетику и попутно очистить сточные воды. Генератор энергии —две мембраны заряжаются в пресной воде и отдают энергию, попадая в соленую, — получается почти бесплатная энергогенерация, и притом очень эффективная.
Энергию на границе пресной и соленой воды называют голубой, и команда исследователей из Стэнфордского университета объявила о прорыве в этом направлении. Об их работе рассказывает сайт университета.
До сих пор все попытки использовать энергию ионов соли в чередующихся слоях воды требовали системы из множества мембран, а также внешнего источника энергии. На страницах издания Американского химического общества ACS Omega ученые описали первую систему, которая состоит всего из двух мембран и при этом не потребляет энергию, а лишь отдает ее.
В статье приводится оценка потенциала энергии — 0,65 кВт*ч в одном кубометре пресной воды, которая смешивается с соленой, и около 2 ТВт для всех прибрежных зон.
В основе системы — так называемая «батарея энтропийного смешивания» (mixing entropy battery), их описывали еще в 2011 году. Главное достижение команды — простота конструкции, материалов, а также их огромная эффективность уже на нынешнем этапе доказательства концепции: выработка энергии находится в диапазоне от 89,5% (сточные воды) до 97,6% (морская вода) теоретически генерируемого напряжения.
Процесс закачки пресной воды в батарею сначала высвобождает ионы натрия и хлора из электродов батареи в раствор, что направляет ток от одного электрода к другому. А когда на ее место попадает соленая вода, батарея заново «заряжается».
В сточных водах систему тестировали неспроста. Авторы видят в этом одно из перспективных применений. Они отмечают, что в США на очистку сточных вод тратится около 3% всей производимой энергии. А традиционные станции очистки не только сложны, но и подвержены отключениям. Простая и «условно бесплатная» система производства энергии в месте ее потребления — идеальная возможность создать эффективную систему очистки будущего. Стэнфордские специалисты посчитали, что если такие установки разместить во всех местах слива сточных вод, они будут генерировать около 18 ГВт энергии.
В прибрежных зонах живет около половины населения Земли, и получение энергии здесь — одна из задач, над которой работают команды по всему миру — от Австралии до Канады.
Источник: https://eenergy.media/