盐的力量

河与海,有可能利用大量的可再生能源,据麻省理工学院的机械工程师的团队。

研究人员评估一个新兴的发电方法称为压力推迟渗透(PRO),两个不同的盐度混合流产生能量。原则上,一个职业系统将在河水和海水半透膜的两侧。水通过渗透,从淡流将穿过膜预压咸,创建一个流,可以发送通过涡轮恢复力量。

麻省理工学院的团队现在已经开发了一个模型来评估大型专业系统的性能和最佳的维度。总体而言,研究人员发现,更大的系统的膜,可以产生更大的权力,但也只是点到为止。有趣的是,95%的系统的最大输出功率可以生成使用最大膜面积的一半或更少。

莱昂纳多Banchik,麻省理工学院机械工程系研究生,说减少膜的大小需要发电,反过来,低的前期成本建立一个专业工厂。

“人们一直试图找出这些系统是否可行的河流和大海之间的交集,“Banchik说。“你可以省钱,如果你确定有迅速的膜面积超出收益递减”。

Banchik和他的同事们也能够产生的最大数量的功率估计,鉴于盐浓度的两个流:盐度的比例越大,可以生成更多的权力。例如,他们发现盐水、海水淡化的副产品,经过处理的废水可以产生两倍的力量作为一个组合的海水和河水。

根据他的计算,Banchik说PRO系统可能力量沿海海水废水处理植物通过吸收并结合处理的废水来产生可再生能源。

”在波士顿港,鹿岛污水处理厂,污水与海的地方…专业理论上可以提供所有所需的治疗,”Banchik说。

约翰Lienhard他和麻省理工学院阿卜杜勒·拉蒂夫·贾米尔教授的水和食物,还有Mostafa Sharqawy法赫德国王大学的石油和矿物在沙特阿拉伯,报告他们的研究结果在《膜科学》杂志上。

在自然界中找到平衡

团队的模型基于一个简化的PRO系统大型半透膜将长矩形槽。槽的一边在加压咸的海水,而另一边则需要在河水或废水。通过渗透膜可以通过水,但不是盐。因此,淡水是通过膜平衡咸的一面。

“自然要这两个流之间找到一个平衡,“Banchik解释道。
由于淡水进入咸,就加压,同时增加的流量流膜的咸一边。这加压混合物出口坦克,从这个流涡轮恢复能量。

Banchik说,尽管其他建模支持系统的潜在力量,这些模型大多是实验室系统,有效整合“coupon-sized”膜。这样的模型假设盐度和流动的溪流沿着膜是恒定的。考虑到这种稳定的条件,这些模型预测的线性关系:膜越大,产生的更大的权力。

但在流经系统作为大型发电厂,Banchik说,流的盐度和通量自然会改变。考虑到这种变化,他和他的同事开发了一个模型基于类比的热交换器。

“就像汽车散热器热空气和冷却剂之间交流,这个系统交流质量,和水,跨膜,“Banchik说。“文学有一个方法用于上浆热交换器,我们借用了这一想法。”

研究人员想出了一个模型,可以分析各种膜值大小、渗透和流量。这个模型中,他们观察到一个非线性电力大系统和膜大小之间的关系。相反,随着膜的面积增加,产生的功率增加到一个点,然后逐渐平缓。而一个系统能够产生的最大力量在特定膜的大小,它也可以产生95%的膜的一半大。

不过,如果PRO系统供电到波士顿的鹿岛处理厂,植物的膜的大小将实质性的——至少250万平方米,Banchik笔记是最大的操作反渗透膜区域植物在世界上。

“尽管这似乎很多,聪明的人是如何包装薄膜体积小,“Banchik说。“例如,某些配置螺旋缠绕,平床单卷起来像纸巾在中央管。它仍然是一个活跃的研究领域模块将会是什么样子。”

“说我们在一个地方,真的可以用脱盐水,像加州正在经历一场可怕的干旱,”Banchik补充道。“他们正在构建一个海水淡化厂对坐在大海,这将在海水和给加州水喝。它还将产生一个咸的盐水,它可以与废水混合产生的力量。需要做更多的研究,看看是否可以是经济可行的,但科学是合理的。”

法赫德国王大学的这项工作是由石油和矿物通过清洁水和清洁能源中心,由美国国家科学基金会。