" 这电池淡水和海水混合线束能源|申博体育开户斯坦福

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          来自淡水和海水的混合线束能量的电池

          从实惠耐用的材料制成,这种技术可以使沿岸的污水处理厂的能源独立和碳中和。

          Aerial image of a wastewater treatment facility by the ocean

          废水处理,这个过程对社区健康至关重要 - 也容易受到电网停机。 | Flickr的/多克·锡尔斯

          盐就是力量。

          这可能听起来像是炼金术,但在地方含盐海水和淡水交融能提供可再生能源的大规模来源的能量。申博体育的研究人员已经开发出一种经济实惠,耐用的技术,可以利用这种所谓的蓝色能量。

          该 最近发表在美国化学学会的 欧米茄ACS, 描述了电池,并使用它来使沿海的废水处理厂的能量无关的建议。

          “蓝色能源是可再生能源的一个巨大的尚未开发和源说,”研究合着 克里斯蒂安dubrawski,博士后学者在 土木与环境工程 在申博体育。 “我们的电池是朝向实际上捕获能量而不膜,移动部件或能量输入的一个重要步骤。”

          dubrawski工程研究的共同作者的实验室 克雷格·克里德尔,对于节能技术的跨学科领域的项目称为土木与环境工程教授。开发水龙头到盐梯度电池的想法起源于研究合作者 崔毅,材料科学与工程,和Mauro面食教授,博士后学者在 材料科学与工程 在研究的时间。运用这一概念来滨海污水处理厂是criddle的扭曲,出生的他的长期经验,开发废水处理技术。

          研究人员测试的原型电池,监测其能源生产,同时从帕洛阿尔托区域水质控制厂和海水从半月湾附近收集交替污水排放每小时交流刷新它。超过180个循环,电池材料中捕获所述盐度梯度能量维持97名%的效力。

          该技术可以工作在那里的淡水和海水混杂,但污水处理厂提供了一个特别有价值的案例研究的任何地方。污水处理是高耗能,占美国约三成电负载。流程 - 社区卫生至关重要 - 也容易受到电网停机。造纸废水处理厂的能源独立不仅会削减电力的使用和排放,但也使他们不受停电 - 一大优势的地方,如加利福尼亚州,那里最近的野火已导致大规模的停电。

          水动力

          淡水的每立方米,与海水混合产生能量的约0.65千瓦小时 - 足以供应大约30分钟的普通美国人的房子。全球范围内,从滨海污水处理厂理论上可回收能量约为18吉瓦 - 足以供应1700个多家庭一年。

          斯坦福集团的电池是不是在捕获蓝色能量获得成功的第一种技术,但它是第一次使用电池电化学,而不是压力或膜。如果它工作在规模,技术,可提供更简单,可靠和具有成本效益的解决方案。

          该过程第一释放来自电池电极钠和氯离子到溶液中,使从一个电极到另一个电极的电流。然后,废水流出物与海水快速交换导致重新合并钠和氯离子和反向电流流动的电极。期间无论是淡水和海水冲洗回收能量,没有前期能源投资,也不需要充电。这意味着电池不断放电,而无需任何能量输入充电。

          耐用,经济实惠的技术

          而实验室测试表明功率输出仍然每电极面积低,电池的规模扩大潜力被认为是比以前的技术更加可行,因为它体积小,简单,恒定的能量产生和缺少膜或仪器以控制电荷和电压的。电极与普鲁士蓝,广泛用作颜料和药品的材料,即成本低于$ 1千克,和聚吡咯,在电池和其他设备通过实验中使用的材料,其售价低于$ 3公斤批量制造。

          有也为备用电池几乎不需要,因为材料是相对坚固,聚乙烯醇和磺基琥珀酸涂层保护免于腐蚀电极和有不涉及移动部件。如果扩大规模,该技术可以提供任何沿海处理厂足够的电压和电流。剩余电力生产甚至可以被转移到附近的工业操作,如海水淡化厂。

          “这是一个科学优雅的解决一个复杂的问题,” dubrawski说。 “它需要大规模进行测试,它并没有解决在全球范围内攻蓝能源的挑战 - 跑入海河流 - 但它是一个很好的起点,可以刺激这些进步。”

          评估电池的市政污水处理厂的全部潜力,研究人员正在研究一种缩放版本,看看如何与多个电池系统的功能同时工作。

          其他共同作者包括研究生孟烨(第一作者),谢幸,jianqaio徐,刘冲。

          这项研究是由申博体育伍兹环境研究所,申博体育的资助 tomkat中心可持续能源,基于申博体育 美国国家科学基金会工程研究中心重新发明全国城市供水基础设施中, 申博体育跨学科研究生奖学金中, oronzio和尼可罗马基迪诺拉基础 和 加拿大自然科学和工程研究理事会.