鹽差能

鹽差能是指海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學電位差能，是以化學能形態出現的海洋能。主要存在與河海交接處。同時，淡水豐富地區的鹽湖和地下鹽礦也可以利用鹽差能。鹽差能是海洋能中能量密度最大的一種可再生能源。

一般海水含鹽度為3.5%時，其和河水之間的化學電位差有相當於240m水頭差的能量密度，從理論上講，如果這個壓力差能利用起來，從河流流入海中的每立方英尺的淡水可發0.65kw·h的電。一條流量為1m3/S的河流的發電輸出功率可達2340kw。從原理上來説，這種水位差可以利用半透膜在鹽水和淡水交接處實現。如果在這一過程中鹽度不降低的話，產生的滲透壓力足可以將鹽水水面提高240m，利用這一水位差就可以直接由水輪發電機提取能量。如果用很有效的裝置來提取世界上所有河流的這種能量，那麼可以獲得約2.6TW的電力。更引人注目的是鹽礦藏的潛力。在死海，淡水與鹹水間的滲透壓力相當於5000m的水頭，而鹽穹中的大量幹鹽擁有更密集的能量。

利用大海與陸地河口交界水域的鹽度差所潛藏的巨大能量一直是科學家的理想。在上世紀70年代，各國開展了許多調查研究，以尋求提取鹽差能的方法。實際上開發利用鹽度差能資源的難度很大，上面引用的簡單例子中的淡水是會沖淡鹽水的，因此，為了保持鹽度梯度，還需要不斷地向水池中加入鹽水。如果這個過程連續不斷地進行，水池的水面會高出海平面240m。對於這樣的水頭，就需要很大的功率來泵取鹹海水。已研究出來的最好的鹽差能實用開發系統非常昂貴。這種系統利用反電解工藝（事實上是鹽電池）來從鹹水中提取能量。根據1978年的一篇報告測算，投資成本約為50000美元/kw。也可利用反滲透方法使水位升高，然後讓水流經渦輪機，這種方法的發電成本可高達10～14美元/kw·h。 還有一種技術可行的方法是根據淡水和鹹水具有不同蒸氣壓力的原理研究出來的：使水蒸發並在鹽水中冷凝，利用蒸氣氣流使渦輪機轉動。這種過程會使渦輪機的工作狀態類似於開式海洋熱能轉換電站。這種方法所需要的機械裝置的成本也與開式海洋熱能轉換電站幾乎相等。但是，這種方法在戰略上不可取，因為它消耗淡水，而海洋熱能轉換電站卻生產淡水。鹽差能的研究結果表明，其他形式的海洋能比鹽差能更值得研究開發。

據估計，世界各河口區的鹽差能達30TW，可能利用的有2.6TW。我國的鹽差能估計為1.1×10^8kw，主要集中在各大江河的入海處，同時，我國青海省等地還有不少內陸鹽湖可以利用。鹽差能的研究以美國、以色列的研究為先，中國、瑞典和日本等也開展了一些研究。但總體上，對鹽差能這種新能源的研究還處於實驗室實驗水平，離示範應用還有較長的距離。

當把兩種濃度不同的鹽溶液倒在同一容器中時，那麼濃溶液中的鹽類離子就會自發地向稀溶中擴散，直到兩者濃度相等為止。所以，鹽差能發電，就是利用兩種含鹽濃度不同的海水化學電位差能，並將其轉換為有效電能。

科學家經過周密的計算後發現：在17°C時，如果有1摩爾鹽類從濃溶液中擴散到稀溶液中去，就會釋放出5500焦的能量來。

其基本方式是將不同鹽濃度的海水之間的化學電位差能轉換成水的勢能，再利用水輪機發電，具體主要有滲透壓式、蒸汽壓式和機械—化學式等，其中滲透壓式方案最受重視

將一層半滲透膜放在不同鹽度的兩種海水之間，通過這個膜會產生一個壓力梯度，迫使水從鹽度低的一側通過膜向鹽度高的一側滲透，從而稀釋高鹽度的水，直到膜兩側水的鹽度相等為止。此壓力稱為滲透壓，它與海水的鹽濃度及温度有關。

提出的滲透壓式鹽差能轉換方法主要有水壓塔滲壓系統和強力滲壓系統兩種。

此方法不利用滲透式，吸收陽光到達鹽水池塘底部的熱量。以淡水和鹽水之間的密度差異和自然對流的影響，其中日曬造成的“熱對流現象”阻止熱上升，而達到吸熱和儲熱的效果。

太陽能鹽水池，在理論上也可以用來產生滲透功率，如果從太陽能熱蒸發被用來創建一個鹽度梯度，在此鹽度梯度的勢能利用直接使用上述前三種方法之一，如電析方法。

Statkraft公司從1997年開始研究鹽差能利用裝置，2003年建成世界上第一個專門研究鹽差能的實驗室，2008年設計並建設一座功率為2~4kW的鹽差能發電站。