论盐和电池：海水为废水处理注入活力

我们都听说过绿色能源，但是蓝色能源呢？蓝色能量是一个与产生 “渗透力” 相关的术语，即在两种不同浓度的水溶液之间发生渗透产生的能量。传统上，蓝色能量源自溶解的物质，例如盐通过一层薄的半渗透膜与水分离，让水自然通过。这种水流会积聚压力，可用于驱动涡轮机和发电。由于这种现象，海水和淡水混合的地方，例如包括污水处理厂在内的沿海地区，也可能是自产可持续能量的地方。更令人兴奋的是斯坦福大学的一项新研究，该研究可能导致特殊电池的制造，这些电池不仅可以发电，而且可以自行充电，同时消除对薄膜技术的需求。

美国化学学会最近在其ACS Omega期刊上发表了一篇论文，描述了这种电池，并表明它可以用来使沿海污水处理厂完全实现能源独立。蓝色能源被认为是 “巨大且尚未开发的可再生能源”，该电池有可能 “在没有膜、活动部件或能量输入的情况下” 成功地为沿海污水处理厂捕获大量能量。

该电池的原型已在帕洛阿尔托地区水质控制厂进行了测试，该工厂的废水与从附近的半月湾获得的海水混合在一起。结果非常有希望。经过180多次循环，电池在捕获两种液体之间盐浓度差异（也称为盐度梯度能量）所产生的能量方面保持了近百分之百的有效性。

从理论上讲，这种可再生能源技术 可以安装在淡水和盐水混合的任何地方，但是污水处理厂之所以特别有趣，主要原因之一是：它们消耗的能量惊人。 污水处理厂约占美国总用电量的百分之三。废水处理对任何社区的福祉都至关重要，但也容易受到电网紧急情况的影响。如果污水处理厂完全实现能源独立，它们不仅会大幅减少排放，而且几乎不受停电的影响。

更令人兴奋的是蓝色能源技术的全球影响。每立方米的淡水与海水混合，就会产生接近 0.65 千瓦时的能量。这个电量可以为普通美国家庭供电近30分钟。如果再考虑理论上从沿海污水处理厂产生和回收的大约18千兆瓦的电力，这个数字将持续增加到1500万个家庭。

这是第一项成功以电化学方式捕获蓝色能量的技术。该过程首先将钠和氯离子从电池电极释放到溶液中，这会导致电流从一个电极流向另一个电极。然后，废水与海水的快速交换会使电极重新结合钠和氯离子，从而逆向流动。发生这种情况时，无需初始输入能量或充电即可回收能量。结果是电池始终以自给自足的回路进行放电和充电。

备用电池也没有必要，因为电极上涂有耐用的材料，可以保护它们免受腐蚀。该技术还可以为污水处理厂和附近的其他工业应用提供足够的电压。要在全球范围内探索蓝色能源的全部潜力，需要进行进一步的测试，但最近的结果似乎表明，可再生能源发生了翻天覆地的变化。

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