日本南部福冈地区供水企业协会近日宣布，将联合福冈市政府相关部门以及长崎市的一家公司，共同利用海水淡化后排出的高盐度尾水进行渗透发电，并争取于2025年建成验证工厂。

渗透能是一种新型的零排放海水发电技术，它透过不同浓度的溶液之间产生的水压差来发电，无论是江河的入海口，还是内陆的盐湖，都可以建造渗透能发电站，渗透能是目前为止最环保的绿色能源，它不产生垃圾，没有二氧化碳排放，不依赖于天气，而且取之不尽用之不竭！

渗透能发电站建设简单，只需要在淡水和咸水之间加入渗透隔膜和涡轮发电机，淡水和咸水之间的水压差就可以发电！相比于传统的太阳能和风能等新能源，渗透能最大的优势是可以24小时不间断发电，而且发电量可以计算，非常地稳定。

不过，目前核心的渗透隔膜技术尚不成熟，成本较高，但各国都已经开始攻关渗透膜技术，相信渗透能电站很快就会成为新能源的主力。

溶液渗透作用

无论是固体溶解于液体中，或者是液体与液体混合，都有一定的溶解度，即形成作为溶解现象“母体”载体的溶剂，以及被溶解的溶质，通常情况下，溶剂分子都比溶质分子要大，所以理论上可以创造一种半透膜，能够使溶剂分子通过，而阻挡溶质分子通过。

当两种浓度不同的溶液混合，中间势必会产生半透膜，水分子或者其它溶剂分子可以从低浓度的溶液，通过半透膜进入高浓度溶液中，或者从水（溶剂）势高的一方透过半透膜向势低的一方移动，这种现象就是溶液的渗透作用。

海水中含有大量的矿物质盐类，其中每升海水中超过1毫克的元素主要包括：氯、钠、镁、硫、钙、钾等，特别是氯和钠的含量最多，这也是我们能够从海水中提取制造海盐的最主要原因。许许多多的这些元素，在海水中都以带电离子的形式存在。

当然，地表的径流中，也或多或少地含有这些元素，因为在地表径流的流动过程中，每时每刻都在与河床、河岸上的岩石和土壤发生相互作用，一些矿物质逐渐被溶解到河水中，所以，在地球的自然环境中，是不存在绝对的淡水的。

为了区分地球水体的含盐量，我们人为地划定一个标准，将含盐量低于0.5克/升的水视为淡水，高于这个数值的则称为咸水。海洋之所以含盐量高于陆地上的地表水，主要因为它们是承接地球河水包括其中矿物质的最终“容器”，在海水不断蒸发以及不断接纳新流入河水的过程中，含盐量不断提升，最终达到了目前的状态。

当入海的河水接触到海水的过程中，在渗透作用的影响下，河水中的淡水会向海水渗透，而且海水中的带电离子，也会试图进入淡水中，最终达到浓度相互均匀的状态。如果我们能够在河水与海水中间设置一种特殊的膜，那么就能够利用水分子与溶质分子的定向移动，从中提取到能量。

先前研究：实验归实验，纳入商业运营还不行

当然，这种自然界的渗透能，不仅仅体现在河水汇入海水的交界区域，只要是能够出现淡水与咸水交接的地方，并且能够将它们相互隔离、并排“放置”的区域都可以出现。比如，在上世纪70年代，有科学家受约旦河进入死海的启发，提出并完善了有关反渗透的理论和技术，为后来中东干旱地区开展海水淡化奠定了基础。

进入新世纪以后，科学家们在较小的范围内，开展了利用淡水与咸水混合来产生清洁、可再生电力的一些尝试，比较著名的是2009年，在挪威奥斯陆以南40公里的胡鲁姆，诞生了世界上第一座这样的“蓝色能源工厂”，通过设置特殊的半透膜，利用不同盐度的水，通过渗透作用输出了功率为4千瓦的能量。在试验几年之后，该公司准备建造更大的工厂，使输出的能量能够为几个村庄供电。

可惜的是，在2014年时，这家工厂运行不下去被迫关闭。制约工厂发展的最主要原因，就是工厂的运营成本，远远大于输出的效益。实验归实验，如果纳入商业运营的版图，性价比和经济效益当然是公司首要衡量指标。就像现在我国和其它一些国家大力开展的“人造太阳”可控核聚变实验一样，即使连续突破高温环境下的运行时长纪录，但只要是投入还大于产出，便不可能投入商用。

投资约7亿日元，日本计划打造“渗透能”发电站

日本南部福冈地区供水企业协会近日宣布，将联合福冈市政府相关部门以及长崎市的一家公司，共同利用海水淡化后排出的高盐度尾水进行渗透发电，并争取于2025年建成验证工厂。这是日本首次尝试渗透发电。

根据福冈地区供水企业协会近日发布的新闻公报，渗透发电将使用福冈市一家海水淡化中心生产淡水后排出的盐分浓度8%的尾水和经过处理、属于淡水的城市废水。当两种水隔着渗透膜相遇时就会产生渗透压，淡水会向高盐度尾水一侧流动，流动过来的水的动能可以推动水轮机发电。

根据新闻公报，福冈市打算投资约7亿日元（1美元约合148日元）建设发电厂，以验证渗透发电实际发电量、发电效率和设备性能等指标。发电厂预计2023年至2024年开工，2025年正式投入使用，理论上每年能发电88万千瓦时，约相当于300个日本家庭一年的用电量。

挑战多，未来还有很长的路要走

从目前来看，这种发电模式的最大问题，就是技术方面的成熟性和规模化效应。短期内，我们自然不能依靠这种方式为所有城市和乡村供电，但是科学家们正在通过一点一滴的实验，来进行尝试和努力，特别是在研究高性价比的渗透膜、更加快速的堵塞清理、更加高效的渗透过程等方面，正在积极地加以完善和改进。

当然，这种发电模式也具有很多其它方面的挑战，比如：一方面在将淡水和咸水混合时，势必会影响自然条件下的融合过程，在淡水和咸水之间会形成一种大范围、长期存在的过渡型水体，这对于一些近海生存的海洋生物，洄游的部分淡水生物的生存，以及近海生态环境系统将造成巨大影响。

第二，随着全球变暖的加剧，沿海地区受到海水上升、海水倒灌的影响最为显著，这些发电厂的建造，无疑会面临着海水上涨的冲击以及海水酸化的侵蚀，增加了建造、运行和维护的成本。

第三，随着清洁能源利用的水平以及技术的进步，无论是风能、水能、太阳能，还是地热能等等，其发电的规模越来越高，而价格都在持续下降，而依靠渗透能发电还处在实验研究和小规模应用阶段，无论是成本还是影响力，与其它清洁能源利用方式相比，都不具备竞争力。

因此，从目前来看，利用淡水与咸水混合方式进行发电，在理论上可行的，而且也已经实现了小规模的应用，但是距离大规模发电，特别是在不影响海岸生态环境稳定的基础上，如何快速地降低成本、提升规模，提高竞争力，还有很长的路要走。

文章来源： ​新华社，工程化学，优美生态环境保卫者