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[教授] 宋泰燮教授打下了盐度差发电技术的商用化基础
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  • 2021-11-05 09:21:01

  最近,全球碳中和成为了主要话题,环保能源备受关注。汉阳大学在26日表示,最近汉阳大学能源工学系的宋泰燮教授组为了提高能源生产效率,公布了盐度差发电技术之一的"以液流电池为基础的蓄电式混合盐度差发电技术机制"。利用海水和淡水的盐度差产出能源的"盐度差发电技术"也被评价为新一代新再生能源。


  盐度差发电技术大致包括△利用离子移动的反向电渗析(Reverse Electrodialysis, RED)△利用渗透压的压力延迟渗透法(Pressured Retarded Osmosis, PRO)△利用离子吸附和脱附的蓄电式混合(Capacitive Mixing, CapMix)等。之前主要使用了RED和PRO方式,但是RED和PRO方式会引发环境污染,所以最近主要进行CapMix方式的研究。

  CapMix方式的优点是环保,而且具有较少的前处理及维持修补费用等优点,但功率密度不固定,很难商用化。为改善这些问题,将碳悬浮液(Carbon Suspension)作为液流电池使用的"液流电池基础蓄电式混合盐度差发电(Flow-electrode Capacitive Mixing,以下简称F-CapMix)"全新登场。

  F-CapMix为吸附海水内的钠阳离子和氯阴离子,使用多孔碳材料,提高电产量,将非表面积(Surface Area)很大的活性炭(Activated Carbon)作为液流电池材料。但非表面积大时,导电度下降,液流电池粘度增加,从而降低发电效率。

  宋教授组认为,为了提高发电效率,有必要查明碳素材料和液流电池的因子,因此对多种碳素材料进行了探索。

  宋教授研究组在研究中探索了多种碳材料,证明了在F-CapMix中,碳材料的非表面面积不是发电性能的主要因子,碳材料具有较大的电传导度、液流电池内的流动学动作表现似固体行为(Solid-like Behavior)时,混合液内离子吸附量会提高以及激活电荷粒子们的电传导率(Charge Percolation)等。

  另外,使用与非表面积活性炭相比小100倍以上的膨胀石墨作为液流电池材料时,可产出的定量电力(约0.5 W/m2)比将活性炭(约0.4 W/m2)作为液流电池材料时更高。

  此次研究在基于液流电池的蓄电式混合盐度差发电中,首次使用了活性炭以外的碳素材料,对影响发电效率的原因进行了查明和对材料、电极特性与发电效率的因果关系进行了分析,具有重大意义。因此,被评价为为了想要商用化流电极盐度差发电技术的环境工学者和电气化学工学者们提出了必要的液流电池材料和液流电池本身的主要因子的指导方针。

  在韩国电力公社的基础研究事业(课题编号:R20XO02-2)的支援下进行的此次研究,于9月在美国化学会发行的著名学术杂志《ACS Sustainable Chemistry & Engineering(IF8.198)》上在线刊登,并被选定为学术杂志封面论文(Journal Cover)。

宋泰燮教授

宋泰燮教授

 

 

(左) 盐度差发电晶格单位系统。(右)被选定的学术期刊论文封面

(左) 盐度差发电晶格单位系统。(右)被选定的学术期刊论文封面

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