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也许你听说过海水发电，这是一种利用海水温差或潮汐力推动涡轮机发电的技术，不过由于成本较高，在全世界的应用极少。宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发了一种全新的混合技术，可在河流入海口安装发电设备，利用淡水和海水之间盐浓度的差异来发电，可产生满足全球用电需求40%的电力。这项研究最近发表在《能源与环境科学》上。

当淡水遇到海水，有两种方法可以产生电力。一种是压力延迟渗透（PRO），可以选择性地允许水通过半透膜输送，同时排除盐分，然后利用这个过程产生的渗透压，通过涡轮机转化为电力。另一种方法是反向电渗析（RED），可以利用离子交换膜的电化学梯度来产生电压，当氯离子或钠离子通过离子交换膜进行选择性传输时就产生了电力，由于离子交换膜只允许带正电或负电的离子通过，所以只有溶解的盐才能通过，而不是水本身。

虽然这两种方法都是捕获能量最成功的方法，但都存在很大的短板。PRO方法是迄今为止最好的技术，可以高效地产生电力，但半透膜的孔非常小，面临细菌或颗粒物卡在上面的污染问题，时间一长水便不能通过了，此外PRO也没有能力承受超咸水的渗透压力。RED方法由于离子交换膜不需要水通过，不容易被污染，但它不具备产生大量电力的能力。

后来科学家们又发明了一种电容混合（CapMix）的方法，将两个相同的电极放在不同类型的水中（如淡水和海水）产生的电压来发电，但这种方法同样不能产生大量的电力。研究人员于是想到了将RED和CapMix技术结合在一起的办法，构建了一个有两个通道的流通池，每个通道用阴离子交换膜分开，里面放置铁氰化铜电极，并用石墨箔作为集电器。然后一个通道供应海水，一个通道供应淡水，周期性地切换水的流路以允许电池充电并进一步产生电力。在测试中，这种方法产生的电力峰值达到了12.6瓦/平方米，远远超过了RED，和PRO的最大计算值（9.2瓦/平方米）水平相当，还回避了污染问题。

虽然这种方法很有希望，但研究人员依然在开展进一步的研究，以解决电极的稳定性问题，并检测海水中的其它成分，如镁和硫酸盐对电池性能的影响。这项技术如能真正投入量产，或许会对全球能源结构产生巨大的影响，每条河流的入海口都将成为发达的电力生产基地，对于受困于气候变暖而焦头烂额的我们来说，地球终于有救了！

文章链接：

Taeyoung Kim, et al, "High power densities created from salinity differences by combining electrode and Donnan potentials in a concentration flow cell," Energy & Environmental Science, 2017, issue 4.

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