绿讯｜科学家最新研制出一种薄膜，其可利用海水发电 -9778818威尼斯

近日，《科学》杂志报道了一项新的研究发现。科学家们研制出一种半透膜可以利用海水发电。这种薄膜可释放“蓝色能源”，它利用淡水和盐水之间的渗透压来发电。报道称，若这种邮票大小的薄膜被投入使用，它可以为淡水河流与海洋交汇的沿海国家数百万人提供无碳能源。

（图源：网络）

这种技术应用的前景源于：河流每年向海洋倾倒37000立方米的淡水。淡水与盐水的交汇创造了大量的发电潜力。

有几种方式可以产生能量。一些“蓝色能源”发电厂已经建成。但高昂的成本阻碍了广泛应用。所有“蓝色能源”方法都依赖于这样的事实，即盐是由离子或化学物质组成的，这些离子或化学物质带有正电荷或负电荷。在固体中，正电荷和负电荷相互吸引，使离子结合在一起。（例如，食盐是一种由带正电的钠离子与带负电的氯离子结合而成的化合物。）在水中，这些离子分离并能单独移动。

通过将钠或钾等正离子输送到半透膜的另一侧，研究人员可以创造两个水区：一个带正电荷，一个带负电荷。如果他们将电极浸入池中并用一根电线连接，电子将从带负电的一侧流向带正电的一侧，产生电能。

2013年，法国研究人员制作了这样一种薄膜。它们是工业、电子、切割和其他方面常用的氮化硅陶瓷薄膜，该薄膜被一个内衬氮化硼纳米管（bnnt）的单孔穿透，正被用于研究高强度复合材料等。由于氮化硼纳米管带有很高的负电荷，法国研究小组认为它们可能会阻止水中带负电荷的离子通过该膜（因为类似的电荷相互排斥）。他们的预感是对的。他们发现，将一个含有单一氮化硼纳米管的薄膜放在淡水和盐水之间时，正离子从盐水一面迅速移到淡水的一面，但是带负电荷的离子大部分被阻塞了。

两边的电荷不平衡非常严重，研究人员估计一平方米薄膜——每平方厘米有数百万个孔，每年可以发电大约30兆瓦时。这足够给三户家庭供电。但事实证明，即使是邮票大小的薄膜也不可能制作出来，因为直到现在也没有人能够计算出如何使所有细长的氮化硼纳米管垂直于薄膜排列。

但是，在近日举行的一次材料研究学术会议上，新泽西州皮斯卡塔维罗格斯大学semih cetindag博士说，他们的研究团队现在已经解决了这个问题。cetindag博士说这种6.5微米厚的薄膜利用海水与淡水之间的渗透压来发电。为了确定随机排列管的方向，研究人员想使用磁场。问题是：氮化硼纳米管没有磁性。

因此，cetindag博士在带负电的试管上刷上了带正电的涂层；组成它的分子太大，无法装入氮化硼纳米管中，从而使它们的通道保持畅通。然后，cetindag博士将负电荷的氧化铁颗粒加入到混合物中，这些混合物附着在带正电的涂层上。

这就给罗格斯大学的研究小组想要的杠杆。当研究人员施加磁场时，他们可以操纵这些管子，使它们在聚合物薄膜上排列得很整齐。然后他们用紫外线来固化聚合物，把所有东西都锁在原位。最后，研究小组用等离子束把薄膜上下表面的一些物质腐蚀掉，确保了管子向两边打开。最后一层膜每立方厘米含有大约1000万个氮化硼纳米管。

当研究人员把他们的薄膜放在一个分离盐和淡水的小容器中时，它的单位面积产生的能量是之前法国团队的氮化硼纳米管实验的四倍。单说，这种能量的提升很可能是因为它们使用的氮化硼纳米管较窄，因此在排除带负电荷的氯离子方面做得更好。

这种全新的渗透压薄膜，一平方米能发电24万兆瓦时。利用海水发电将更加清洁和环保，无疑对环境大有裨益。

当前：绿讯｜科学家最新研制出一种薄膜，其可利用海水发电