В природе такая химическая энергия, запасаемая под действием Солнца, которое поддерживает водооборот, рассеивается при смешивании пресной и морской воды. Первый проект её использования появился в 1954 году, а одну из наиболее перспективных современных схем в 2009 году представил итальянский исследователь Дориано Броджоли (Doriano Brogioli). Разработанное им устройство во многом напоминает ионистор с электродами из активированного угля.
Реализовать схему Броджоли на практике, однако, довольно трудно, поскольку она чувствительна к примесям и растворённому кислороду. Рассматриваемый вариант электрохимической установки таких проблем лишён.
Работу нового элемента обеспечивают "анионный" (взаимодействующий с ионами Cl-) и "катионный" (Na+) электроды. В начале цикла эти электроды, в структуру которых включены соответствующие ионы, погружены в раствор низкой ионной силы — речную воду. На первом этапе батарея заряжается путём извлечения Cl- и Na+ из электродов, после чего речная вода заменяется морской, что сопровождается увеличением разности потенциалов между электродами. На третьем шаге батарея разряжается (ионы занимают свои места в электродах), а затем пресная вода вытесняет морскую, завершая цикл и снижая разность потенциалов.
Второй и четвёртый этапы проходят без выделения и поглощения энергии, тогда как на первой стадии энергия расходуется на "вытаскивание" ионов из кристаллической структуры. Третья фаза цикла сопровождается выработкой энергии, причём здесь можно получить определённый выигрыш за счёт того, что одинаковый объём заряда выделяется и поглощается на первом и третьем этапах при неодинаковой разности потенциалов. По расчётам авторов, функционирующая по такому принципу электростанция, которая обрабатывает речную воду со скоростью в 40 м3/с, могла бы выдавать до 100 МВт.
Устройство продемонстрировало эффективность преобразования энергии в 75% и стабильно и надёжно работало с "природными" образцами воды. Характеристики установки можно значительно улучшить, подобрав оптимальное расположение электродов.
Важным преимуществом своей технологии американцы считают то, что она работает и при низкой температуре. Если человечество полностью освоит этот возобновляемый источник энергии, оно сможет получать до 2 ТВт, что составляет около 13% от его нынешних потребностей.
Главные темы