30-08-2020, 08:05 PM
دسترسی به انرژی های تجدید پذیر که فراوان و ارزان باشند، یکی از چالش های پیش روی مردمان امروز است. روش های گرآوری انرژی های تجدید پذیری مانند انرژی خورشیدی، انرژی زمین گرمایی، انرژی بادی و انرژی جریان های آبی تا به اکنون به گستردگی بررسی شده است. اما هرکدام از آنها خود دارای ویژگی هایی هستند که اندوختن و بکارگیری آنها را دشوار میسازد.
امروزه ناهمسانی اندازه شوری آب دریا و رودخانه نیز در کنار روش های گوناگون دستیابی به انرژی های تجدید پذیر جای پذیرفته شده است. این روش با نام انرژی آبی (blue energy) یا انرژی اسمزی (osmotic energy) شناخته شده است. نیروگاه های انرژی آبی به سرمایه کمتری در برابر مزارع خورشیدی یا بادی نیاز دارند و میتوان در مصب هر رود ( جایگاه شارش آب رود به دریا) آنرا بنا کرد.
این انرژی از دگرگونی آنتروپی بدنبال درهم آمیزی آب شیرین رودخانه و آب شور دریا بدست می آید. امروزه چندین روش برای بهره گیری از این انرژی پیشنهاد شده است. بیشتر این روش ها بر پایه فرایند های جداسازی بنا شده اند که همه نیازمند استفاده از دیواره های ویژه هستند. دو روش برجسته ی مورد استفاده برای بهره برداری از این انرژی "اسمز وارون فشار" و "الکترودیالیز وارون" هستند. در هردوی این روش ها دیواره ای تراوا دارای رخنه هایی نانو اندازه برای جداسازی دو اندوخته ی آب شور و آب کم نمک هستند.
در روش اسمز وارون فشار، آب از یک دیواره نیمه تراوا میگذرد. نیروی این جابجایی از فشار ناشی از اختلاف غلظت بسیار زیاد نمک های محلول آبهای دو سوی دیواره بدست می آید. این اختلاف فشار در مرز آب های رودخانه و دریا میتواند بزرگی ای تا اندازه ی 30 اتمسفر داشته باشد. در این روش آب کم نمک بسوی آبهای غلیط تر جابجا میشود. این جریان میتواند یک توربین را در نزدیکی مرز آبها به جنبش در آورد که در پی آن الکتریسیته تولید می شود. روش اسمز وارون فشار در مقیاس های بزرگ در ژاپن و نروژ بکار گرفته شد.
در روش الکترودیالیز وارون، یون ها تحت گرادیان غلظت، میان یک میدان الکتریکی از درون دیواره های انتخابگر کاتیون و آنیون که بصورت متناوب جابجا میشوند گذر می کنند. با گذر کردن آنیون ها از دیواره انتخابگر آنیونی و کاتیون ها از دیواره انتخابگر کاتیونی، یک اختلاف پتانسیل میان الکترود های آند و کاتد ایجاد میشود. ویژگی برجسته ی روش الکترو دیالیز وارون آن است که که جدایی بار بدست آمده از فشار اسمزی میتواند مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل شود.
امروزه ناهمسانی اندازه شوری آب دریا و رودخانه نیز در کنار روش های گوناگون دستیابی به انرژی های تجدید پذیر جای پذیرفته شده است. این روش با نام انرژی آبی (blue energy) یا انرژی اسمزی (osmotic energy) شناخته شده است. نیروگاه های انرژی آبی به سرمایه کمتری در برابر مزارع خورشیدی یا بادی نیاز دارند و میتوان در مصب هر رود ( جایگاه شارش آب رود به دریا) آنرا بنا کرد.
این انرژی از دگرگونی آنتروپی بدنبال درهم آمیزی آب شیرین رودخانه و آب شور دریا بدست می آید. امروزه چندین روش برای بهره گیری از این انرژی پیشنهاد شده است. بیشتر این روش ها بر پایه فرایند های جداسازی بنا شده اند که همه نیازمند استفاده از دیواره های ویژه هستند. دو روش برجسته ی مورد استفاده برای بهره برداری از این انرژی "اسمز وارون فشار" و "الکترودیالیز وارون" هستند. در هردوی این روش ها دیواره ای تراوا دارای رخنه هایی نانو اندازه برای جداسازی دو اندوخته ی آب شور و آب کم نمک هستند.
در روش اسمز وارون فشار، آب از یک دیواره نیمه تراوا میگذرد. نیروی این جابجایی از فشار ناشی از اختلاف غلظت بسیار زیاد نمک های محلول آبهای دو سوی دیواره بدست می آید. این اختلاف فشار در مرز آب های رودخانه و دریا میتواند بزرگی ای تا اندازه ی 30 اتمسفر داشته باشد. در این روش آب کم نمک بسوی آبهای غلیط تر جابجا میشود. این جریان میتواند یک توربین را در نزدیکی مرز آبها به جنبش در آورد که در پی آن الکتریسیته تولید می شود. روش اسمز وارون فشار در مقیاس های بزرگ در ژاپن و نروژ بکار گرفته شد.
در روش الکترودیالیز وارون، یون ها تحت گرادیان غلظت، میان یک میدان الکتریکی از درون دیواره های انتخابگر کاتیون و آنیون که بصورت متناوب جابجا میشوند گذر می کنند. با گذر کردن آنیون ها از دیواره انتخابگر آنیونی و کاتیون ها از دیواره انتخابگر کاتیونی، یک اختلاف پتانسیل میان الکترود های آند و کاتد ایجاد میشود. ویژگی برجسته ی روش الکترو دیالیز وارون آن است که که جدایی بار بدست آمده از فشار اسمزی میتواند مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل شود.