當(dāng)?shù)飨蚝Ｋ?/h1>
2008-10-11 10:34王澤斌
百科知識(shí) 2008年18期
王澤斌
北歐主要的電力公司之一挪威國(guó)家電力公司決定在挪威建立“世界上第一座滲透壓發(fā)電站”，預(yù)計(jì)2008年底竣工。對(duì)于可再生能源，太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)?、水電等人們都耳熟能詳，這個(gè)“滲透壓發(fā)電”又是個(gè)什么東西呢?沒(méi)有落差的水，如何發(fā)出電來(lái)呢?
讓我們先來(lái)了解一下“滲透壓”：假設(shè)有兩杯水，一杯淡水，一杯鹽水，底部用一根管子連通起來(lái)。淡水一邊沒(méi)有鹽，對(duì)于鹽水里的鹽離子來(lái)說(shuō)，淡水那邊是無(wú)人居住的曠野，所以紛紛跑到那邊去“搶灘”。而對(duì)于水分子來(lái)說(shuō)，雖然兩邊數(shù)量相當(dāng)，但是鹽水那邊的密度要小一些，所以更傾向于從淡水一側(cè)向鹽水一側(cè)游弋。于是，不需要任何外部壓力，水分子和鹽離子就產(chǎn)生了大規(guī)模遷徙，一直到兩杯水達(dá)到平衡為止。
而如果有“半透膜”這種物質(zhì)介入，將會(huì)出現(xiàn)十分有趣的結(jié)果。半透膜類似于門衛(wèi)或者關(guān)卡，能夠選擇性地?cái)r截住一些物質(zhì)而讓另一些通過(guò)，如果我們把一層能夠攔住鹽離子的半透膜裝在鹽水和淡水之間，那么鹽離子就將無(wú)法進(jìn)入淡水那邊，但是水分子依然可以從淡水那邊溜到鹽水里。宏觀上看，就仿佛有一個(gè)壓力推動(dòng)淡水往鹽水那邊跑一樣。這樣的一個(gè)壓力，就被稱為“滲透壓”。由于鹽水這邊只進(jìn)不出，淡水那邊只出不進(jìn)，鹽水一邊的水位逐漸升高而淡水那邊逐漸降低，結(jié)果產(chǎn)生了水位差來(lái)抵抗?jié)B透壓的作用。到最后這個(gè)水位差足夠大，完全抵消了滲透壓的時(shí)候，通過(guò)半透膜兩邊的水分子達(dá)到平衡。這時(shí)候的水壓差也就可以用來(lái)計(jì)算鹽水的滲透壓。如果在鹽水的一側(cè)外加一個(gè)高于其滲透壓的壓力，不難想象，鹽水一側(cè)的水分子就紛紛游離到純水一側(cè)，而鹽離子卻只能留下，這種現(xiàn)象被稱為“反滲透”，已經(jīng)大量應(yīng)用于海水淡化和廢水處理了。
荷蘭的范德霍夫推導(dǎo)出了一個(gè)公式來(lái)計(jì)算任何溶液的滲透壓，他的公式計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量高度一致。海水通常含有3％左右的鹽，這個(gè)濃度的滲透壓大致相當(dāng)于300米的水位差。也就是說(shuō)，如果在淡水和海水之間放置半透膜，那么其間的水壓則相當(dāng)于二百幾十米的大壩。
曾經(jīng)有人設(shè)想，在地球上有無(wú)數(shù)的海濱，多數(shù)江河里的淡水最終也流向大海。如果我們?cè)诙艚粎R的地方裝上半透膜，那么海水的滲透壓蘊(yùn)含的能量就可能田來(lái)發(fā)電。這樣的能源不僅清潔無(wú)污染，而且可再生。
這就是“滲透壓發(fā)電”的原理。這樣的原理早在1973年就被隄出來(lái)了，但是其后的二十多年中一直沒(méi)有大的進(jìn)展。主要原因就是成本實(shí)在太高，而且實(shí)際建造中也面臨一些工程技術(shù)上的困難。1997年，挪威國(guó)家電力公司開(kāi)始進(jìn)軍這一領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)十余年的研究，伴隨著膜技術(shù)的發(fā)展，他們認(rèn)為實(shí)際建造滲透壓發(fā)電站的時(shí)機(jī)已經(jīng)來(lái)臨，于是在2007年宣布將建造一座容量為2～4千瓦的滲透壓模型電站，預(yù)計(jì)在2008年底完成，算是開(kāi)始了“滲透壓發(fā)電”的商業(yè)化進(jìn)程。
挪威國(guó)家電力公司開(kāi)發(fā)的滲透壓發(fā)電站采取的是被稱為“壓力延遲滲透”的方式。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是經(jīng)過(guò)預(yù)處理的淡水進(jìn)入半透膜區(qū)域，半透膜另一側(cè)是海水，絕大部分的淡水在滲透壓的作用下滲過(guò)半透膜，另一部分相當(dāng)于廢液被排掉。透過(guò)半透膜后水壓大增，目前能夠獲得的壓力可以達(dá)到理論值的一半，相當(dāng)于一百多米的水位差，這些水一部分去沖動(dòng)渦輪發(fā)電，另一部分作為循環(huán)水，把海水“壓”進(jìn)半透膜區(qū)域。正常運(yùn)行條件下，半透膜裝置能夠使用7～10年。還有另一種設(shè)計(jì)是把膜裝置和發(fā)電裝置修建到海面下一百多米處，這樣可以利用海水的自然壓力來(lái)壓入海水，從而大大提高整個(gè)體系的運(yùn)行效率。當(dāng)然，這種方式需要的修建成本也大大增加了。
(文章代碼：1817)
[責(zé)任編輯]趙檸
猜你喜歡
國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司創(chuàng)新成果展示機(jī)械研究與應(yīng)用(2022年4期)2022-09-15 高考生物問(wèn)答復(fù)習(xí)之滲透壓求學(xué)·理科版(2022年4期)2022-04-03 巨怪電力公司面試中小哥白尼(趣味科學(xué))(2020年4期)2020-07-27 大型電力公司面臨的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)消費(fèi)導(dǎo)刊(2018年8期)2018-05-25 化基本概念為源頭活水
——2017年滲透壓相關(guān)高考真題賞析教學(xué)考試(高考生物)(2017年5期)2017-12-13 心搏驟停后綜合征患者血漿滲透壓測(cè)定的臨床意義醫(yī)學(xué)研究雜志(2015年6期)2015-07-01 與綠色同行——省電力公司環(huán)保工作掠影河南電力(2015年5期)2015-06-08 蜂蜜中耐高滲透壓酵母菌的分離與鑒定食品工業(yè)科技(2014年9期)2014-03-11 滲透作用實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)考試·教研版(2013年1期)2013-04-23 溶膠的制備及性質(zhì)測(cè)定新課程研究·職業(yè)教育(2009年7期)2009-09-23
王澤斌
北歐主要的電力公司之一挪威國(guó)家電力公司決定在挪威建立“世界上第一座滲透壓發(fā)電站”，預(yù)計(jì)2008年底竣工。對(duì)于可再生能源，太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)?、水電等人們都耳熟能詳，這個(gè)“滲透壓發(fā)電”又是個(gè)什么東西呢?沒(méi)有落差的水，如何發(fā)出電來(lái)呢?
讓我們先來(lái)了解一下“滲透壓”：假設(shè)有兩杯水，一杯淡水，一杯鹽水，底部用一根管子連通起來(lái)。淡水一邊沒(méi)有鹽，對(duì)于鹽水里的鹽離子來(lái)說(shuō)，淡水那邊是無(wú)人居住的曠野，所以紛紛跑到那邊去“搶灘”。而對(duì)于水分子來(lái)說(shuō)，雖然兩邊數(shù)量相當(dāng)，但是鹽水那邊的密度要小一些，所以更傾向于從淡水一側(cè)向鹽水一側(cè)游弋。于是，不需要任何外部壓力，水分子和鹽離子就產(chǎn)生了大規(guī)模遷徙，一直到兩杯水達(dá)到平衡為止。
而如果有“半透膜”這種物質(zhì)介入，將會(huì)出現(xiàn)十分有趣的結(jié)果。半透膜類似于門衛(wèi)或者關(guān)卡，能夠選擇性地?cái)r截住一些物質(zhì)而讓另一些通過(guò)，如果我們把一層能夠攔住鹽離子的半透膜裝在鹽水和淡水之間，那么鹽離子就將無(wú)法進(jìn)入淡水那邊，但是水分子依然可以從淡水那邊溜到鹽水里。宏觀上看，就仿佛有一個(gè)壓力推動(dòng)淡水往鹽水那邊跑一樣。這樣的一個(gè)壓力，就被稱為“滲透壓”。由于鹽水這邊只進(jìn)不出，淡水那邊只出不進(jìn)，鹽水一邊的水位逐漸升高而淡水那邊逐漸降低，結(jié)果產(chǎn)生了水位差來(lái)抵抗?jié)B透壓的作用。到最后這個(gè)水位差足夠大，完全抵消了滲透壓的時(shí)候，通過(guò)半透膜兩邊的水分子達(dá)到平衡。這時(shí)候的水壓差也就可以用來(lái)計(jì)算鹽水的滲透壓。如果在鹽水的一側(cè)外加一個(gè)高于其滲透壓的壓力，不難想象，鹽水一側(cè)的水分子就紛紛游離到純水一側(cè)，而鹽離子卻只能留下，這種現(xiàn)象被稱為“反滲透”，已經(jīng)大量應(yīng)用于海水淡化和廢水處理了。
荷蘭的范德霍夫推導(dǎo)出了一個(gè)公式來(lái)計(jì)算任何溶液的滲透壓，他的公式計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量高度一致。海水通常含有3％左右的鹽，這個(gè)濃度的滲透壓大致相當(dāng)于300米的水位差。也就是說(shuō)，如果在淡水和海水之間放置半透膜，那么其間的水壓則相當(dāng)于二百幾十米的大壩。
曾經(jīng)有人設(shè)想，在地球上有無(wú)數(shù)的海濱，多數(shù)江河里的淡水最終也流向大海。如果我們?cè)诙艚粎R的地方裝上半透膜，那么海水的滲透壓蘊(yùn)含的能量就可能田來(lái)發(fā)電。這樣的能源不僅清潔無(wú)污染，而且可再生。
這就是“滲透壓發(fā)電”的原理。這樣的原理早在1973年就被隄出來(lái)了，但是其后的二十多年中一直沒(méi)有大的進(jìn)展。主要原因就是成本實(shí)在太高，而且實(shí)際建造中也面臨一些工程技術(shù)上的困難。1997年，挪威國(guó)家電力公司開(kāi)始進(jìn)軍這一領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)十余年的研究，伴隨著膜技術(shù)的發(fā)展，他們認(rèn)為實(shí)際建造滲透壓發(fā)電站的時(shí)機(jī)已經(jīng)來(lái)臨，于是在2007年宣布將建造一座容量為2～4千瓦的滲透壓模型電站，預(yù)計(jì)在2008年底完成，算是開(kāi)始了“滲透壓發(fā)電”的商業(yè)化進(jìn)程。
挪威國(guó)家電力公司開(kāi)發(fā)的滲透壓發(fā)電站采取的是被稱為“壓力延遲滲透”的方式。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是經(jīng)過(guò)預(yù)處理的淡水進(jìn)入半透膜區(qū)域，半透膜另一側(cè)是海水，絕大部分的淡水在滲透壓的作用下滲過(guò)半透膜，另一部分相當(dāng)于廢液被排掉。透過(guò)半透膜后水壓大增，目前能夠獲得的壓力可以達(dá)到理論值的一半，相當(dāng)于一百多米的水位差，這些水一部分去沖動(dòng)渦輪發(fā)電，另一部分作為循環(huán)水，把海水“壓”進(jìn)半透膜區(qū)域。正常運(yùn)行條件下，半透膜裝置能夠使用7～10年。還有另一種設(shè)計(jì)是把膜裝置和發(fā)電裝置修建到海面下一百多米處，這樣可以利用海水的自然壓力來(lái)壓入海水，從而大大提高整個(gè)體系的運(yùn)行效率。當(dāng)然，這種方式需要的修建成本也大大增加了。
(文章代碼：1817)
[責(zé)任編輯]趙檸
猜你喜歡
機(jī)械研究與應(yīng)用(2022年4期)2022-09-15
求學(xué)·理科版(2022年4期)2022-04-03
小哥白尼(趣味科學(xué))(2020年4期)2020-07-27
消費(fèi)導(dǎo)刊(2018年8期)2018-05-25
——2017年滲透壓相關(guān)高考真題賞析
教學(xué)考試(高考生物)(2017年5期)2017-12-13
醫(yī)學(xué)研究雜志(2015年6期)2015-07-01
河南電力(2015年5期)2015-06-08
食品工業(yè)科技(2014年9期)2014-03-11
考試·教研版(2013年1期)2013-04-23
新課程研究·職業(yè)教育(2009年7期)2009-09-23
