鹽差扯淡新能源沒戲?峰回路轉Z曙光乍現!

來源: 千瓦厚 2017-12-27 19:53:04 [] [博客] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (39612 bytes)

眾所周知:海水與河水的含鹽量是極不平等的。而扯淡是大自然的天性—自由、平等、博愛,所以哪裏有不平等,哪裏就有天賦追求平均化的強大動力和能源!

早在1748年,法國神職人員兼物理學家Jean-Antoine Nollet,就發現了不同濃度溶液界麵間的滲透現象。

圖1:滲透前後示意圖

約一個半世紀之後的1885年,第一位諾貝爾化學獎得主Jacobs Henricus Van't Hoff,首次量化了滲透壓,他把溶質想象成理想氣體的質點,直接套用了PV = nRT的狀態方程。

公式化時,用Π代替P表示壓力更形象,於是就有了下式:Π = iMRT,這裏i和M取代了n/V,更突出了對分子或離子個數的依賴性:i – 溶解前後質點個數比,例如食鹽NaCl由1個分子變成2個離子,i = 2; M – 體積摩爾濃度。

照此公式可計算出海水的滲透壓高達27個大氣壓,也即入海的河水,理論上可將附近海水舉高270米!對比三峽大壩的水頭落差才113米,可見海水扯淡的能量極為巨大!

學術界當然不會放過這麽優質高能的清潔能源。以色列教授Sidney Loeb,是第一個發明用PRO(Pressurized Retarded Osmosis 懟壓滲透)方法,開發扯淡能量的人,他的專利在1973年獲批了。

然而,理想很豐滿,現實很骨感。他的專利一直沒有獲得大規模利用,僅在以色列搞到中試階段,這主要受製於當時半透膜的技術尚不成熟。

最近一次,也是唯一一次最接近商業化前夜的示範項目,是在2009年11月24日投運的挪威Statkraft公司4千瓦海水扯淡發電廠,由挪威公主Mette Marit剪彩。

圖2:挪威公主視察海水滲透發電廠

 

圖3:開心格格與公司管理層親切茶敘

遺憾的是,該廠試運行幾年後,於2014年宣布擱置商業化推廣,個中緣由無外乎膜的效率低,而且成本死貴,無法與其它低成本新能源競爭。

這麽優秀的扯淡技術就此拉倒?是可忍孰不可忍?竊以為,這一定是發明創造還沒有探底到位!

海水鹽差發電的能量密度,據計算每立方約有不到1度電。它的27個大氣壓,如何拿來做功是個很傷腦筋的問題。

若用透平機,肯定與用於常規水電的那種有所不同,挪威用的那個透平機,我認為效率是極其低下的;若用液壓馬達,壓力又嫌低了,一般液壓馬達工作壓力200個大氣壓左右,而且工質必須是液壓油,至於鹹水直接進液壓馬達的美好願望,則因諸多難題而無法商用,非得搞水油界麵轉換不可,可偏又碰到油遇水酸化問題。

明知山有虎,偏向虎山行。科學網上的博友李維綱先生,他倒是繞開PRO,直接玩第二類永動機鹽差扯淡永動機。看了他的文章(圖說——利用滲透壓構造第二類永動機的理論和實驗),感覺原理似乎行得通,但估摸也就僅有理論價值,或可做教學演示之用,但根本無希望成大器。

碰巧,今年我也轉戰滲透壓新能源技術研究,並於近期提交了一項發明專利申請。我的思路是直接用滲透壓驅動物理電池一種無需電化學反應的電池,因而基本模型是沒有電極的。

沒有電壓輸出、沒有正負極樁,這也敢叫電池?沒錯!這是因為它能產生閉合環形離子電流,即重子電流,而不是常規導線內流動的電子流,即輕子電流

常規電池驅動負載時,用的是混合閉環電流— 一半輕子電流(電池外)+ 一半重子電流(電池內)。因為“電子不下水 離子不上岸”的緣故,兩種電流的界麵上,必須有化學反應才能轉換。我的滲透電池為純種重子電流發生器,所以避開了電化學反應。

目前,所有的電器負載,內部都隻容許輕子電流流動。固體材料的晶格上的原子是不能流動的,電子隻許在晶格間“遊泳”。若幻想將電子固定,讓重子的原子在電子海洋中“遊泳”,這無異於天方夜譚。

因而,我的重子電流電池,無法直接驅動常規電器負載。但沒有這樣的負載,不等於不能創造出這樣的電器。我隻好大膽提出重子電流驅動的電動機,有了此電機,就可以獲得普通輕子電流輸出的電源;有了它,其它電器就不必搞電流重子化,維持現狀即可間接被滲透電池驅動。

輕子電流可產生磁場,這是常識;重子電流照樣可以產生磁場。同樣的電流安培數,同樣的線圈匝數,一定得到同樣的磁場強度。歐洲強子對撞機LHC的質子流的磁效應,早已經得到驗證。

一般的電動機,內部定子或者轉子有漆包銅線繞組,而重子電機隻好改用塑料管繞組了。我的滲透電池閉環中的一段,接到此特種電機的2個水管接口上就行了。水管由細換粗成本很低,而同等直徑的漆包銅線則貴的肉痛,也重的一塌糊塗!水管額定可載重子電流,呈指數級高於等徑銅線的輕子電流。故而做電機繞組,水管線不需要那麽多匝數,關鍵要解決好電流換向時的密封。

這種物理電池,也能做成可“充電”的。隻不過它的“充電”方式就是通過逆滲透恢複各液室的預設濃度。若天時地利使得電解質免費,如海邊用之不竭的海水,“充電”就免了吧,直接將用過的廢液倒掉,再就地取材填充新液。

若用於電動車,需要配套便利的換液站。好在技術難度和投資都不大,將來搞得像加油站那樣普及也不是難事。

為得到大的重子電流,需要鹽差或酸差盡量大,所用鹽液或酸液盡量達到飽和濃度,以利於高滲透壓驅動。例如,若用飽和鹽酸,理論滲透壓可達上千大氣壓。

滲透電池的另外一個亮晶晶的優勢是她的極低漏電率。若關緊所有閥門再儲存,放它幾十年後,幾乎還是滿電。且因無極板電化學反應,也就沒有可充放電循環極限數的限製,也無記憶效應,也就是說永不失效。對比鉛酸蓄電瓶,若1個月不用不充,就可漏電到不能啟動車了。由於內部極板逐漸出現不可逆硫化,必定存在一個可充放循環的極限數,超極限的電池就報廢了。其實,任何現有可充電電池,若閑置一年,那麽,不隻是漏電那麽簡單,而是壞到難以修複。家家戶戶都能搜羅出大把放壞了的電池。

滲透電池發明的意外斬獲是:她可產生極其強大的磁場!據此特殊設計的裝置,可望打破現有人造連續磁場強度的世界紀錄—100特斯拉!而中國科研攻關苦戰八年的極限磁場能力,也不過45T,不到美帝的一半。概述及研製過程的艱辛參見:大美強磁場。它本質上就是一個螺旋葉片板圈,原型於1933年由美國物理學家Francis Bitter發明。任何國家在此基礎上的改進,基本都是國家機密,中國也守口如瓶。

用輕子電流產生極限磁場,代價極其高昂,且不說每小時高達數千美金的用電及運行成本,僅安全防護設施就是不得了的大陣仗,說不定實驗前還要疏散建築物內人員。

重子比輕子至少重1834倍。若用質子流的話,產生1百萬安培的重子電流,質子交換摸的傳質通量為每秒10克質子。若用鈉離子,則比質子還要重23倍。是故本發明推薦使用質子流—也就是最輕的重子流。

甚至超導線圈產生的輕子電流,對照我的滲透電池的最大重子電流,也顯得相形見拙。

要廣義發嗲的話,或許可以怪嗔對稱性破缺—宇稱不守恒:為何到處都是輕子電流應用,卻不見重子電流應用?我的這一發明總算讓重子電流填補空白,派上了大大的用武之地!

恕不更多透露我的滲透電池之技術細節,以免離題太多。待時機成熟之時,將逐步暴料,請靜候佳音!

中國的海岸線漫長,河流密布,眾多入海口的扯淡新能源,總量高得驚人,若能善用,勢必蓋過當前風光無限的其它新能源。

現今骨幹電網調峰采用的儲能技術,清一色是抽水蓄能水庫,能量密度極低,100米高的山間水庫僅0.28Wh/kg,但好在成本優勢。對比我的滲透電池儲能,能量密度較之以幾何級數增高,而成本卻僅以算術級數略增。可見,未來此技術發展成熟後,取代抽水蓄能將會勢不可擋!

總之,隨著我的滲透電池技術問世,扯淡技術後勁十足,前途一片光明!

 

參考信源:

1、我國最高強度穩態磁場創造新紀錄:強磁場中心磁體產生35萬高斯http://www.hf.cas.cn/xwzx/tpxw/201404/t20140417_4092820.html

2、滲透壓: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、鹽差能:https://baike.baidu.com/item/%E7%9B%90%E5%B7%AE%E8%83%BD

 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2339914-1091819.html 
 




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DuPoint的Nafion質子交換膜拿去做氫氣燃料電池,真是糟蹋好東西。 -千瓦厚- 給 千瓦厚 發送悄悄話 千瓦厚 的博客首頁 (1023 bytes) () 12/29/2017 postreply 06:12:11

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