Energia z połączenia słodkiej i słonej wody

Energia z połączenia słodkiej i słonej wody

Naukowcy Stanford opracowali baterię, która wykorzystuje różnice w zasoleniu wody morskiej i słodkiej do produkcji energii elektrycznej.

Miejsca gdzie słodka woda wpada do morza, a więc przy ujściach rzek, mogą być wykorzystywane przez elektrownie stosujące takie akumulatory, powiedział Yi Cui, profesor inżynierii materiałowej, który kierował zespołem badawczym.

Jedynym czynnikiem ograniczającym jest ilość dostępnej wody słodkiej. "Mamy nieskończoną ilość wód oceanicznych, niestety nie mamy nieskończonej ilości wody słodkiej" - powiedział Yi Cui.

Naukowcy wyliczyli, że gdyby wykorzystano wodę ze wszystkich rzek mogłoby to dać łącznie około 2 terawatów energii rocznie - to jest około 13 procent światowego zużycia energii.

Budowa akumulatora jest prosta, składa się z dwóch elektrod - jedna dodatnia, druga ujemna – i obie zanurzone są w cieczy zawierającej cząstki naładowane elektrycznie lub jony. W wodzie są to jony sodu i chloru, elementy zwykłej soli kuchennej.

Początkowo akumulator jest wypełniony słodką wodą i niewielki prąd elektryczny jest użyty do ładowania go. Jednak zanurzenie w wodzie morskiej powoduje, że słodka woda jest wypierana przez wodę słoną. Ponieważ woda morska zawiera od 60 do 100 razy więcej jonów niż woda słodka, zwiększa się potencjał elektryczny a tym samym napięcie między elektrodami w akumulatorze. To sprawia, że możemy czerpać o wiele więcej energii elektrycznej niż potrzebowaliśmy do jego ładowania.

Kiedy proces jest zakończony woda morska jest usuwana i zastąpiona wodą słodką i cały cykl można powtórzyć od nowa. "Kluczową sprawą jest to, że trzeba wymienić elektrolit czyli ciecz w baterii" – powiedział Yi Cui.

Aby zwiększyć skuteczność elektrody dodatniej akumulatora wykonano ją z nanopręcików dwutlenku manganu. To pozwoliło zwiększyć powierzchnię dostępną dla interakcji z jonami sodu p około 100 razy w porównaniu z innymi materiałami. Nanopręciki umożliwiają jonom sodu poruszanie się z dużą łatwością, co przyspiesza cały proces.

Zespół Cui podczas projektowania akumulatora brał pod uwagę jego wpływ na środowisko. Wybrali oni dwutlenek manganu na materiał elektrody dodatniej dlatego, że jest przyjazny dla środowiska.

Jednym z problemów jest znalezienie dobrego materiału do elektrody ujemnej. Dla eksperymentów używano srebra, ale srebro jest zbyt drogie by mogło być stosowane na szeroką skalę.

Według obliczeń elektrownia wykorzystująca 50 metrów sześciennych słodkiej wody na sekundę może wyprodukować 100 megawatów energii. To zaspokoiłoby potrzeby około 100.000 gospodarstw domowych.


(pl)