Sekumpulan penyelidik di Penn State University telah mencipta teknologi baru untuk menjana tenaga di mana air laut dan air tawar bertemu, yang boleh memenuhi lebih 40 peratus daripada permintaan tenaga global.
Kajian ini diketuai oleh Christopher Gorski, Penolong profesor dalam bidang kejuruteraan alam sekitar di Penn State. TUN bercakap dengan Gorski untuk mendapatkan maklumat lanjut mengenai penyelidikan itu.
"Kerja kami menunjukkan bahawa peranti seperti bateri boleh menghasilkan sejumlah besar tenaga elektrik apabila mencampurkan air tawar dan air laut, mungkin menjadikannya berdaya maju," kata Gorski kepada TUN. "Ia berasaskan kepada perbezaan dalam kepekatan garam antara kedua sumber air," kata Gorski dalam satu kenyataan.
Kaedah semasa Membangunkan Tenaga
Pada masa ini terdapat tiga kaedah yang serupa dalam membangunkan tenaga, tetapi mereka tidak begitu berkesan.
Kaedah pertama ialah tekanan osmosis retarded (PRO). Kaedah ini menggunakan membran separa telap untuk memisahkan air tawar dari air laut. Tenaga ini dicipta oleh kuasa kecerunan salin (osmotik), yang dipindahkan ke tenaga dengan memutar turbin. Masalah utama dengan PRO ialah membran yang mengangkut air melalui busuk, bermakna bakteria tumbuh pada mereka atau zarah terperangkap di permukaan mereka, dan mereka tidak lagi mengangkut air melalui mereka, "jelas Gorski dalam satu kenyataan.
Kaedah kedua adalah elektrodialisis terbalik (RED). RED menggunakan kecerunan elektrokimia untuk membangunkan voltan apabila ion bergerak dari satu penyelesaian kepada yang lain. "Membran ion-pertukaran hanya membenarkan ion bermuatan positif untuk bergerak melalui mereka atau ion-ion bermuatan negatif," kata Gorski dalam satu kenyataan. "Jadi hanya garam terlarut yang sedang berlalu, dan bukan air itu sendiri."
Kaedah terakhir adalah kapasitif pencampuran (CapMix). Apabila elektrod terdedah kepada air dengan tahap kemasinan yang berbeza-beza, ia mewujudkan voltan. Tenaga kemudiannya ditangkap dari voltan itu.
CapMix dan teknologi RED, pada mereka sendiri, kedua-dua berjuang untuk mewujudkan sejumlah besar tenaga. Jadi, Gorski, bersama-sama dengan Bruce Logan, Yang Evan Pugh Profesor Kejuruteraan dan Stan dan Flora Kappe Profesor Kejuruteraan Alam Sekitar, dan Taeyoung Kim, ulama postdoctoral dalam bidang kejuruteraan alam sekitar, dan satu pasukan penyelidik gabungan unsur-unsur dua kaedah untuk membuat, teknologi cekap tenaga baru.
Kaedah Baru Penn State
Dalam kaedah baru, penyelidik membangunkan sel dengan dua saluran dipisahkan oleh membran pertukaran anion. Tembaga elektrod hexacyanoferrate telah ditubuhkan di setiap saluran dan grafit foil telah digunakan untuk mengumpul semasa.
"Terdapat dua perkara yang berlaku di sini yang membuatnya berfungsi," jelas Gorski dalam satu kenyataan. "Yang pertama adalah anda mempunyai garam yang pergi ke elektrod. Yang kedua adalah anda mempunyai klorida yang memindahkan seluruh membran. Oleh kerana kedua-dua proses ini menjana voltan, anda akhirnya menghasilkan voltan gabungan pada elektrod dan merentasi membran. "
Teknologi tenaga boleh diperbaharui banyak boleh membantu dalam pencapaian kelestarian alam sekitar.
Produk ini dapat mengurangkan jumlah tenaga yang hilang dalam penyahgaraman air. "Penyahgaraman air menghasilkan air tawar, tetapi juga garam garam pekat," kata Gorski kepada TUN. "Selepas air tawar digunakan dan melalui loji rawatan air sisa, ia boleh dicampurkan dengan air garam pekat untuk memulihkan sebahagian besar tenaga yang diperlukan untuk penyahgaraman."
Selain itu, produk ini boleh berfungsi sebagai sumber tenaga utama bagi sejumlah besar populasi sekitar kawasan pantai, termasuk mereka yang mempunyai populasi yang rendah. "Teknologi ini adalah yang terbaik untuk bidang di mana teknologi tenaga boleh diperbaharui yang lain tidak akan berguna," jelas Gorski. "Teknologi ini boleh sesuai untuk komuniti yang lebih kecil, kerana infrastrukturnya diharapkan dapat kecil berbanding dengan teknologi tenaga boleh diperbaharui yang lain."
Setelah banyak penyelidikan dan pembangunan, teknologi itu kelihatan menjanjikan. TUN dimaklumkan walaupun masih ada keperluan untuk penambahbaikan. "Secara realistik, teknologi ini lebih dari lima tahun jauh dari sesiapa yang melihat tanaman perintis mencengkam berhampiran pantai," kata Gorski.
"Beberapa perkara perlu dilakukan untuk menterjemahkan teknologi ke stesen kuasa sebenar," Gorski menjelaskan kepada TUN. "Pertama, kita perlu mengoptimumkan kimia. Terdapat banyak bahan yang boleh digunakan, tetapi hanya segelintir yang telah diuji. Seterusnya, kita perlu mempertimbangkan kos setiap komponen dalam peranti berbanding prestasinya. "
Cabaran terbesar, memanjangkan masa sebelum produk dipasarkan, adalah kos tinggi membran pertukaran ion. "Mengurangkan kos tersebut adalah penting untuk menjadikan teknologi ini berdaya saing kos dengan teknologi tenaga boleh diperbaharui yang lain. Kos tinggi membran pertukaran ion juga menjadi masalah untuk penyahgaraman dan teknologi rawatan air lain, "tambah Gorski.
Kekurangan dana mengehadkan potensi penyelidikan. Wang akan membantu menyewa lebih ramai pelajar, pelajar pasca doc, dan saintis. "Seperti hampir semua penyelidik, pasukan saya kini terhad oleh jumlah pelajar yang kami dapat menyokong, bukan bilangan idea," kata Gorski kepada TUN. "Wang akan membolehkan kami memajukan teknologi ini dengan lebih cepat dengan lebih banyak minda bekerja serta lebih banyak pertanyaan."
Projek itu kini dibiayai oleh Yayasan Sains Kebangsaan dan geran benih dalaman dari Penn State Institut Tenaga dan Alam Sekitar dan Institut Penyelidikan Bahan.
