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千瓦厚能源与生态实验室 ... http://www.sciencenets.com/?239 [收藏] [复制] [分享] [RSS] 太阳文火炖地球,洒遍人间光和热。新鲜的能量随手可汲,何必舍近求远挖地球?自由能源万岁!

博客

已有 25 次阅读2017-12-28 22:39 |系统分类:科研心得

盐差扯淡新能源没戏?峰回路转Z曙光乍现!

众所周知:海水与河水的含盐量是极不平等的。而扯淡是大自然的天性—自由、平等、博爱,所以哪里有不平等,哪里就有天赋追求平均化的强大动力和能源!

早在1748年,法国神职人员兼物理学家Jean-Antoine Nollet,就发现了不同浓度溶液界面间的渗透现象。


图1:渗透前后示意图

约一个半世纪之后的1885年,第一位诺贝尔化学奖得主Jacobs Henricus Van't Hoff,首次量化了渗透压,他把溶质想象成理想气体的质点,直接套用了PV = nRT的状态方程。

公式化时,用Π代替P表示压力更形象,于是就有了下式:Π = iMRT,这里i和M取代了n/V,更突出了对分子或离子个数的依赖性:i – 溶解前后质点个数比,例如食盐NaCl由1个分子变成2个离子,i = 2; M – 体积摩尔浓度。

照此公式可计算出海水的渗透压高达27个大气压,也即入海的河水,理论上可将附近海水举高270米!对比三峡大坝的水头落差才113米,可见海水扯淡的能量极为巨大!

学术界当然不会放过这么优质高能的清洁能源。以色列教授Sidney Loeb,是第一个发明用PRO(Pressure Retarded Osmosis 怼压渗透)方法,开发扯淡能量的人,他的专利在1973年获批了。

然而,理想很丰满,现实很骨感。他的专利一直没有获得大规模利用,仅在以色列搞到中试阶段,尽管那里有盐度接近饱和的、堪称世界奇迹的死海资源。这主要受制于当时半透膜的技术尚不成熟。

最近一次,也是唯一一次最接近商业化前夜的示范项目,是在2009年11月24日投运的挪威Statkraft公司4千瓦海水扯淡发电厂,由挪威公主Mette Marit剪彩。


图2:挪威公主视察海水渗透发电厂


图3:开心格格与公司管理层亲切茶叙

遗憾的是,该厂试运行几年后,于2014年宣布搁置商业化推广,个中缘由无外乎膜的效率低,而且成本死贵,无法与其它低成本新能源竞争。

这么优秀的扯淡技术就此拉倒?是可忍孰不可忍?不要不要的!窃以为,这一定是发明创造还没有探底到位。技术应用是经济效益、而不是官家说了算,所以继续努力吧,技术成熟之前妄嗲“官人我要我要”是没用的。

海水盐差发电的能量密度,据计算每立方约有不到1度电。它的27个大气压,如何拿来做功是个很伤脑筋的问题。

若用透平机,肯定与用于常规水电的那种有所不同,挪威用的那个透平机,我认为效率是极其低下的;若用液压马达,压力又嫌低了,一般液压马达工作压力200个大气压左右,而且工质必须是液压油,至于咸水直接进液压马达的美好愿望,则因诸多难题而无法商用,非得搞水油界面转换不可,可偏又碰到油遇水酸化问题。

明知山有虎,偏向虎山行。科学网上的博友李维纲先生,他倒是绕开PRO,直接玩第二类永动机盐差扯淡永动机。看了他的文章(图说——利用渗透压构造第二类永动机的理论和实验),感觉原理似乎行得通,但估摸也就仅有理论价值,或可做教学演示之用,但根本无希望成大器。

碰巧,今年我也转战渗透压新能源技术研究,并于近期提交了一项发明专利申请。我的思路是直接用渗透压驱动物理电池一种无需电化学反应的电池,因而基本模型是没有电极的。

没有电压输出、没有正负极桩,这也敢叫电池?没错!这是因为它能产生闭合环形离子电流,即重子电流,而不是常规导线内流动的电子流,即轻子电流

常规电池驱动负载时,用的是混合闭环电流— 一半轻子电流(电池外)+ 一半重子电流(电池内)。因为“电子不下水 离子不上岸”的缘故,两种电流的界面上,必须有化学反应才能转换。我的渗透电池为纯种重子电流发生器,所以避开了电化学反应。

目前,所有的电器负载,内部都只容许轻子电流流动。固体材料的晶格上的原子是不能流动的,电子只许在晶格间“游泳”。若幻想将电子固定,让重子的原子在电子海洋中“游泳”,这无异于天方夜谭。

因而,我的重子电流电池,无法直接驱动常规电器负载。但没有这样的重子负载,不等于不能创造出这样的电器。我只好大胆提出重子电流驱动的电动机,有了此电机,就可以获得普通轻子电流输出的电源;有了它,其它电器就不必搞电流重子化,维持现状即可间接被渗透电池驱动。

轻子电流可产生磁场,这是常识;重子电流照样可以产生磁场。同样的电流安培数,同样的线圈匝数,一定得到同样的磁场强度。欧洲强子对撞机LHC的质子流的磁效应,早已经得到验证。

一般的电动机,内部定子或者转子有漆包铜线绕组,而重子电机只好改用塑料管绕组了。我的渗透电池闭环中的一段,接到此特种电机的2个水管接口上就行了。水管由细换粗成本很低,而同等直径的实心漆包铜线则贵的肉痛,也重的一塌糊涂!水管额定可载重子电流,呈指数级高于等径铜线的轻子电流。故而做电机绕组,水管线不需要那么多匝数,关键要解决好电流换向时的密封。

这种物理电池,也能做成可“充电”的。只不过它的“充电”方式就是通过逆渗透恢复各液室的预设浓度。若天时地利使得电解质免费,如海边用之不竭的海水,“充电”就免了吧,直接将用过的废液倒掉,再就地取材填充新液。

若用于电动车,需要配套便利的换液站。好在技术难度和投资都不大,将来搞得像加油站那样普及也不是难事。

为得到大的重子电流,需要盐差或酸差尽量大,所用盐液或酸液尽量达到饱和浓度,以利于高渗透压驱动。例如,若用饱和盐酸,理论渗透压可达上千大气压。海水盐度离饱和还差10倍,显然有点小。

渗透电池的另外一个亮晶晶的优势是她的极低漏电率。若关紧所有阀门再储存,放它几十年后,几乎还是满电。且因无极板电化学反应,也就没有可充放电循环极限数的限制,也无记忆效应,也就是说永不失效。对比铅酸蓄电瓶,若1个月不用不充,就可漏电到不能启动车了。由于内部极板逐渐出现不可逆硫化,必定存在一个可充放循环的极限数,超极限的电池就报废了。其实,任何现有可充电电池,若闲置一年,那么,不只是漏电那么简单,而是坏到难以修复。家家户户都能搜罗出大把放坏了的电池。

渗透电池发明的意外斩获是:她可产生极其强大的磁场!据此特殊设计的装置,可望打破现有人造连续磁场强度的世界纪录—100特斯拉!而中国科研攻关苦战八年的极限磁场能力,也不过45T,不到美帝的一半。概述及研制过程的艰辛参见:大美强磁场。它本质上就是一个螺旋叶片板圈,原型于1933年由美国物理学家Francis Bitter发明。任何国家在此基础上的改进,基本都是国家机密,中国也守口如瓶。

用轻子电流产生极限磁场,代价极其高昂,且不说每小时高达数千美金的用电及运行成本,仅安全防护设施就是不得了的大阵仗,说不定实验前还要疏散建筑物内人员。

重子比轻子至少重1834倍。若用质子流的话,产生1百万安培的重子电流,质子交换膜的传质通量为每秒10克质子。若用钠离子,则比质子还要重23倍。是故本发明推荐使用质子流—也就是最轻的重子流。

甚至超导线圈产生的轻子电流,对照我的渗透电池的最大重子电流,也显得相形见拙。

要广义发嗲的话,或许可以怪嗔对称性破缺—宇称不守恒:为何到处都是轻子电流应用,却不见重子电流应用?我的这一发明总算让重子电流填补空白,派上了大大的用武之地!

恕不更多透露我的渗透电池之技术细节,以免离题太多。待时机成熟之时,将逐步暴料,请静候佳音!

中国的海岸线漫长,河流密布,众多入海口的扯淡新能源,总量高得惊人,若能善用,势必盖过当前风光无限的其它新能源。

现今骨干电网调峰采用的储能技术,清一色是抽水蓄能水库,能量密度极低,100米高的山间水库仅0.28Wh/kg,但好在成本优势。对比我的渗透电池储能,能量密度较之以几何级数增高,而成本却仅以算术级数略增。可见,未来此技术发展成熟后,取代抽水蓄能将会势不可挡!

总之,随着我的渗透电池技术问世,扯淡技术后劲十足,前途一片光明!



参考信源:

1、我国最高强度稳态磁场创造新纪录:强磁场中心磁体产生35万高斯http://www.hf.cas.cn/xwzx/tpxw/201404/t20140417_4092820.html

2、渗透压:https://baike.baidu.com/item/%E6%B8%97%E9%80%8F%E5%8E%8B

3、Bitter electromagnethttps://en.wikipedia.org/wiki/Bitter_electromagnet

4、Statkraft osmotic power prototypehttps://en.wikipedia.org/wiki/Statkraft_osmotic_power_prototype_in_Hurum

5、盐差能:https://baike.baidu.com/item/%E7%9B%90%E5%B7%AE%E8%83%BD




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发表评论 评论 (1 个评论)

回复 kiwaho 2017-12-30 03:37
DuPoint的Nafion质子交换膜拿去做氢气燃料电池,真是糟蹋好东西。
燃料电池注定不会大规模商用,就凭离不开铂金属催化。这么昂贵的金属,大众化消费不可能!
Nafion用在我的渗透电池内,寿命将大幅度延长。
谁知道哪家的阴离子交换膜做得好?

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