酷海无边，“咸”能发电

肖溪树

浩瀚的海洋覆盖了地球表面约71%的面积，而开发利用还处于初级阶段。随着人类对海洋认识的不断深化，一个开发海洋.利用海洋的新时代正在到来。

如今，海水中的“咸”也已成为了一种宝贵的资源。前不久，我国科学家研制了一种特殊的三维多孔膜，有望利用海水中的“咸”来发电。

走进“咸”的“大本营”

说到“成”，我们首先会联想到食盐。食盐的学名叫作氯化钠，这是一种居家必备、每餐必用的调味品。它所呈现出来的成味居于五味之首，也被人们称为“百味之王”。

其实，在海洋学中，所说的“盐”与我们所食用的食盐并不是一个概念。人们常把海洋比作一个“大盐盆”，一方面是说其中的盐类品种很多，另一方面是说其中蕴藏的盐量十分巨大。

尽管海水中蕴合的盐类很多，但以氯化钠和氢化镁为主。所以，我们常用“又成又苦”来形容海水的味道。全世界海洋中所蕴含的各种盐类物有5亿亿吨之多，其中的氯化鈉就占到了总量的78%。我们所食用的食盐大约有三分之一来源于海盐，因此人们把海洋称为“成”的“大本营”。

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淡水和咸水

地球上的水可以简单地分为淡水和咸水两大类，所谓淡水，通常是指每升水中含盐量不超过0.5克。所谓咸水，就是指每升水中含盐量高达35克。

地球就好似一个“大水球”，然而淡水资源却十分稀缺。据统计，地球上水的总量大约为14.5亿立方千米，咸水大约占了97.3%，淡水只占2.7%。除去固体冰川以及难以开采的淡水资源外，人类实际能够利用的淡水资源只占总水量的0.26%左右。

潜伏在“咸”中的力量

说起蓝色能源，同学们也许会想到那波涛汹涌的海浪。是的， “无风三尺浪”说的就是海洋表面上的波浪运动，这种运动所具有的能量叫作波浪能。同学们观过钱塘江大潮吗？那“滔天浊浪排空来，翻江倒海山可摧”的力量，则被人们称为潮汐能。

怎么，盐也有能量？也能发电？在生活中，同学们也许有过这样的体验吧！如果把一杯盐水和一杯淡水倒在一个盆里，盐水中的盐分会自发地向淡水中扩散，一直到盐分分散均匀为止。盐分向淡水中扩散的过程，其实就是一个释放能量的过程。

在盐分浓度不同的海水之间，也会产生一种海水渗透的压力，利用这个压力也可以进行发电。人们把这种由于盐分浓度差而产生的海水渗透的压力，叫作海洋渗透能。而这个过程是由于盐分浓度差而引发的，因此又被称为盐差能。

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海洋盐差能知多少？

海洋能通常是指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要有潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等。潮汐能与海流能来源于月球和太阳的引力，其他海洋能则来源于太阳辐射。

据估算，地球上存在着26亿千瓦可利用的盐差能，这在海洋能中可是名列前茅的。我国的盐差能估计为1.1亿千瓦，其中长江口及其以南的大江河口沿岸的资源量占到全国总量的92.5%。

利用海洋与陆地河口交界水域的盐度差来进行发电，一直是科学家的梦想。那么，盐差能到底有多大的力量呢？一般来说，海水的盐度在3.5%左右，其与河水（淡水）之间的渗透能具有相当于240米水位差的能量密度。也就是说，这样的渗透压可以将海水侧水池的水面提高240米。

多孔膜变“咸”为电

传统的盐差能发电主要为渗透压式发电系统，该系统需要用一个半透膜把海水和河水分隔开来，这个膜只能通过水分而不能通过盐分。因此，在半透膜的两边就会产生一种渗透压，从而促使水分从淡水侧通过半透膜向海水侧渗透。渗透的结果就是使得海水侧的水位不断升高，直到半透膜两侧的盐浓度相同为止。利用渗透压支撑的巨大水面落差，可以用来推动发电机进行发电。为了保证发电的连续性，必须不断地向海水侧补充高盐度的海水。

尽管盐差能储量丰富，前景看好，但由于盐差能发电工程难度较大，对于技术的要求也比较高，因此盐差能发电一直未能大规模应用。随着经济社会的发展，人们对新型清洁能源的需求日益迫切。而盐差能作为一种可再生的清洁能源，还有期待先进发电技术的不断突破。

中国科学院理化技术研究所江雷院士研究组和吉林大学姜振华研究组的研究人员开发出了一种可大规模制备的三维多孔膜，有望将河流人海口的盐差能高效转化为电能。据悉，该多孔膜是一种由两种塑料制成并可调节表面电荷的三维薄膜。

在海水和淡水渗透压差的作用下，这种三维多孔膜允许某种极性的带电离子通过，并有选择地过滤掉相反极性的带电离子，从而产生净电流。在实验中，科学家用这种多孔膜作为主要部件制作的微小发电机可以为计算器稳定可靠地供电。

测试表明，这种多孔膜每平方米能产生2.66瓦特的电能。该技术的商业应用将为“蓝色能源”的开发、利用带来新的希望。