宾夕法尼亚州立大学的研究人员创造了一种新的混合技术，能够产生前所未有的电力，海水和淡水在海岸相结合。

“这项技术的目标是从河流与海洋相遇的地方发电，”宾夕法尼亚州立大学环境工程助理教授Christopher Gorski说。“这是基于两个水源之间盐浓度的差异。”

盐浓度的差异有可能产生足够的能量，以满足全球电力需求的40%。虽然目前存在捕获这种能量的方法，但迄今为止，两种最成功的方法，即压力延迟渗透(PRO)和反向电渗析(RED)。

PRO，最常见的系统，选择性地允许水通过半透膜运输，同时拒绝盐。然后通过转动涡轮机将由该过程产生的渗透压转换成能量。

“就可以获得多少能量而言，PRO是迄今为止最好的技术，”Gorski说。“但PRO的主要问题是通过污垢运输水的膜，意味着细菌在它们上面生长或者颗粒粘在它们的表面上，它们不再通过它们输送水。”

发生这种情况是因为膜中的孔非常小，因此容易堵塞。此外，PRO无法承受超咸水的必要压力。

第二项技术RED使用电化学梯度在离子交换膜上产生电压。

“离子交换膜只允许带正电的离子穿过它们或带负电的离子，”戈尔斯基解释说。“所以只有溶解的盐才能通过，而不是水本身。”

这里，由于选择性离子传输，氯离子或钠离子不会穿过离子交换膜，从而产生能量。离子交换膜不需要水流过它们，因此它们不像PRO中使用的膜那样容易结垢; 然而，RED的问题在于它没有产生大量功率的能力。

第三种技术，即电容混合(CapMix)，也是一种相对较新的方法，也正在探索中。CapMix是一种基于电极的技术，可以捕获两个相同电极依次暴露于两种不同盐浓度的水(例如淡水和海水)时产生的电压。与RED一样，CapMix的问题在于它无法产生足够的能量来实现。

Gorski，以及Bruce Logan，Evan Pugh教授和Stan and Flora Kappe环境工程教授以及环境工程博士后学者Taeyoung Kim可能已经找到了解决这些问题的方法。研究人员将RED和CapMix技术结合在一个电化学流动池中。

“通过结合这两种方法，他们最终会给你更多的能量，”戈尔斯基说。

该团队构建了一个定制的流通池，其中两个通道由阴离子交换膜隔开。然后将六氰基铁酸铜电极置于每个通道中，并使用石墨箔作为集电器。然后使用具有螺栓和螺母的两个端板密封电池。一旦建成，一个通道用合成海水喂养，而另一个通道用合成淡水喂养。定期切换水的流路允许电池再充电并进一步产生电力。从那里，他们研究了用于切换流路，外部电阻和盐浓度的截止电压如何影响峰值和平均功率产生。

“这里有两件事让它发挥作用，”戈尔斯基说。“首先是你有盐进入电极。第二个是氯离子转移到膜上。由于这两个过程产生电压，你最终会在电极和整个膜上产生一个组合电压。”

为了根据所用膜的类型和盐度差异确定流通池的增加电压，该团队记录了开路电池电压，同时以每分钟15毫升的速度供给两种溶液。通过这种方法，他们发现堆叠多个细胞确实影响了电力生产。每平方米12.6瓦，这项技术导致峰值功率密度与之前报道的RED(每平方米2.9瓦)相比前所未有地高，并且与PRO的最大计算值(9.2瓦每平方米)相当，但是没有污垢问题。

“我们所展示的是，我们可以将功率密度提高到人们对压力延迟渗透的报道，并且比单独使用这两个过程所报告的值高得多，”戈尔斯基说。

虽然结果很有希望，但研究人员希望对电极的稳定性进行更多的研究，并想知道海水中的其他元素 - 如镁和硫酸盐 - 如何影响电池的性能。

“追求可再生能源非常重要，”戈尔斯基说。“如果我们能够做碳中性能源，我们就应该这样做。