日本科技快讯：利用海水渗透发电项目

渗透发电是利用海水和淡水之间的盐度差异来发电，是一种环保且提供稳定电力来源的可再生能源。 这项技术早在 20 世纪 70 年代就已存在，目前该技术已在丹麦使用，但在日本尚未投入实际应用。 不过，福冈市海水淡化中心已宣布计划于 2025 年开始运营。 这是世界上第二个渗透发电项目。

什么是渗透发电？

渗透压发电是一种将半透膜夹在海水和淡水之间的系统，利用淡水向海水一侧移动时产生的压力来驱动涡轮机旋转并发电。 半透膜是允许水分子通过但不允许盐分子通过的特殊膜。 海水和淡水之间的盐度差异越大，渗透压就越大。 通过压力延迟渗透发电的方法是由西德尼·勒布 (Sidney Loeb) 教授于 1973 年在以色列贝尔谢巴内盖夫本古里安大学发明的。勒布教授在观察约旦河的流动时产生了这个想法。进入死海。他想收集两种水溶液（约旦河是一种，死海是另一种）混合的能量，这些能量在自然混合过程中会被浪费。1977年，勒布教授发明了一种通过反向电渗析热机发电的方法。渗透压发电不仅不排放CO2，而且与太阳能和风能不同，它是一种不受天气影响的稳定电源。半透膜的成本一直是一个障碍。

图1：海水渗透发电原理图。淡水被泵入包含上述这些特殊膜的模块中。淡水与膜模块中的海水混合，这种渗透过程增加了渗透压。高压水的体积流量，是电力生产过程中的关键能量传递。来自模块的稀释苦咸水被分成两股水流：淡水和苦咸水。苦咸水流过涡轮机产生压力延迟渗透过程每秒通过系统的每立方米淡水可产生高达 1 MW 的电力。

福冈市项目

在福冈市的海水淡化中心，海水淡化时产生的“浓缩海水”与经过处理的污水混合，降低盐度后排入大海。 计划利用浓缩海水与处理后污水之间的盐度差异进行渗透压发电。 年发电量约为88万千瓦时，相当于两个足球场的太阳能电池板发电量。 该项目在日本尚属首次。

前景

福冈市项目计划于 2025 财年开始运营。 未来，该公司的目标是建立利用普通海水发电的技术。 海水和淡水交汇处都可以进行渗透发电。 日本是一个河流众多的岛国，可以说渗透发电的潜力很大。 作为可再生能源的一种形式，渗透发电有潜力为环境保护和能源安全做出贡献。