滲透型河口發電系統配合「光照」，可提高發電功率 2 倍
太陽能、風能等綠色再生能源正在世界各地蓬勃發展，但它們的間歇性缺點依然有待克服。一些科學家致力於研究無間歇性問題的「藍色能源」，比如海水鹽差能，而最近瑞士科學家發現若藉助光的作用，可以進一步提升海水鹽差能的發電功率 2 倍。
當把兩種濃度不同的鹽溶液倒在同一容器時，高濃度溶液中的鹽類離子會自發往低濃度溶液擴散，直到兩者濃度相等為止，同理，海水鹽差能（osmotic power）就是利用海水和淡水之間（或兩種含鹽濃度不同的水）的這種化學電位差能，經其他技術如滲透法、蒸汽壓力差、電析方法、太陽能鹽水池等轉換為電能。
最常見的一種海水鹽差能，為利用滲透法（鹽離子從鹹海水流到河水）的河口發電，其他比如淡水地區的鹽湖和地下鹽礦也可以利用鹽差能發電，常被稱為藍色能源（blue energy）。過去，荷蘭，挪威等國已經在試著利用「可逆電透析法（reverse electrodialysis，RED）」、緩壓滲透法（pressure retarded osmosis，PRO）等將海水鹽差能商業化。
而瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的科學家們最近做了個實驗，將光照在結合水及鹽分、僅 3 個原子厚度的薄膜上，發現可以因此增強滲透效率，增加更多電力。
這個系統模仿了河口條件，首先區分出鹽分濃度明顯不同的兩個液體腔室，中間以二硫化鉬（MoS2）膜隔開，膜的中間開了一個直徑約 3～10 奈米（百萬分之一毫米）的小孔，當鹽離子從高濃度溶液經過小孔進入低濃度溶液時，電子就會轉移到電極上，從而產生電流。
過去，這種方法對膜的要求非常高，因為膜必須很薄，且得具選擇性：讓帶正電的離子通過，推開大部分帶負電的離子，技術上相當有挑戰性，在瑞士科學家利用低強度雷射光解決了這些問題。研究人員發現，光釋出的電子會積聚在薄膜表面增加材料表面電荷，進而導致電流增加。
研究人員說，這代表未來的河口發電系統可以配合聚光鏡面，將光匯聚在薄膜上，如此一來，白天發電量可以增加達 1 倍。如果這項技術能夠落實應用，代表這道藍色能源可以只靠天然的光就增加功率輸出，而不需額外使用化學方法處理。新論文發表在《Joule》期刊。
資料來源:http://technews.tw/2019/05/27/estuary-electricity-osmotic-power-reverse-electrodialysis-blue-energy/
發布日期：
2019/08/14
發布人員：
王芊樺