امكان توليد ۴۰ درصد از برق مورد نياز جهان بدون آلايندگي كربني
خورها يا پاي‌رودها محلي هستند كه آب رودخانه با آب شور دريا يا اقيانوس تركيب مي‌شود؛ يك اكوسيستم پويا و دائما در تكاپو! اين آزمايشگاه‌هاي طبيعي ساحلي مدت‌ها مورد علاقه‌ي دانشمندان بوده‌اند. اكنون پژوهشگران راهي يافته‌اند تا انرژي اين سازه‌هاي طبيعي را مهار كنند.
محققان دانشگاه ايالتي پنسيلوانيا، فناوري تركيبي را توسعه داده‌اند كه كارامدترين بخش‌هاي روش‌هاي موجود ذخيره‌ي انرژي حاصل از تفاوت غلظت‌هاي نمك در آب را كنارهم قرار داده است. اين فرايند تركيبي مقادير بي‌سابقه‌اي توان الكتريكي در محل برخورد آب شور و شيرين (پاي‌رود) توليد مي‌كند.
تاكنون موفق‌ترين و رايج‌ترين سازوكار كسب انرژي از تفاوت غلظت‌هاي نمك در آب، اسمز با فشار معكوس (PRO) بوده است. در اين سازوكار آب از ميان يك غشاء نيمه‌تراوا، از محلول آب نمك غليظ‌تر به محلول آب نمك رقيق‌تر مي‌رود. اين حركت آب فشار اسمزي ايجاد مي‌كند كه امكان به‌حركت درآوردن توربين‌ها و توليد توان الكتريكي را فراهم مي‌كند. با اين‌حال، گرفتگي غشاء‌هاي گران‌ارزش اين فرآيند و عدم كارايي آن‌ها براي آب‌هاي خيلي شور از اشكالات اين فرآيند هستند.
سازوكار ديگر الكترودياليز معكوس (RED) است كه در آن نمك از ميان مجموعه‌اي از غشاها (به‌جاي آب) حركت مي‌كند و اشكال سازوكار قبلي را ندارد. اما در اين سازوكار نيز اشكال توليد انرژي بسيار كم است.
محققان دانشگاه ايالتي پنسيلوانيا موفق شدند اين اشكالات را با ادغام روش‌هاي الكترودياليز معكوس و مخلوط برق‌گنجايي يا Capacitive mixing در يك سل الكتروشيميايي حل كنند. Capacitive mixing يك فناوري نسبتا جديد است كه از دو الكترود درون آب‌هايي با غلظت‌هاي متفاوت نمك تشكيل شده است. در هنگام عبور آب نمك از ميان اين الكترودها، ولتاژ و توان الكتريكي توليد مي‌شود. اين روش به‌تنهايي توان الكتريكي بسيار پاييني توليد مي‌كند ولي ادغام آن با روش الكترودياليز معكوس توان ادغامي را از توان توليدي هر يك از اين سازوكارها به‌تنهايي، بسيار بالاتر مي‌برد. براي مثال انرژي توليدي در حالت ادغام بيش از چهار برابر انرژي توليدي سازوكار الكتروديالز معكوس به تنهايي مي‌شود. اين از كارايي انرژي روش POR نيز بسيار بيش‌تر است.
جريان‌هاي پرتوان
محققان بيان كرده‌اند كه مهار انرژي غلظت‌هاي متفاوت آب نمك با اين فناوري جديد ظرفيت تامين بيش از ۴۰ درصد از نياز‌هاي انرژي الكتريكي كره‌ي زمين را داراست. جديدترين پژوهش‌ها پيش از اين نشان دادند كه استفاده از سقف‌هاي خورشيدي مي‌تواند تا ۲۵ درصد از انرژي الكتريكي موردنياز در آمريكا را فراهم كنند. اين فناوري جديد مي‌تواند بسيار بيش از اين مقدار پيش برود و اتكاي كشورها به سوخت‌هاي فسيلي را به‌طور چشمگيري كاهش بدهد.
اگر اين فناوري در مقياس صنعتي نيز چنين كارايي را داشته باشد، كشورهاي داراي سواحل آب‌هاي آزاد سود سرشاري از آن خواهند برد. گروه تحقيقاتي دانشگاه ايالتي پنسيلوانيا و ديگر گروه‌هاي تحقيقاتي در سراسر جهان نه‌تنها روي كارامدتر كردن اين فناوري، بلكه روي اقتصادي‌تر شدن آن نيز كار مي‌كنند تا تمام كشورهاي جهان بتوانند از آن بهره‌مند شوند. محققان راه طولاني براي تكميل اين فناوري در پيش دارند. مطالعه ماندگاري الكترودها در طول زمان و تاثير ديگر نمك‌هاي موجود در آب مانند سولفات و منيزيم بر عمكرد اين سلول الكتروشيميايي ضروري است. با اين حال، محققان به كسب نتايج مثبت بسيار اميدوارند و در انديشه متخصصين دارند تا هرچه زودتر اين فناوري عاري از آلايندگي كربني را متخصصدي كنند.
هم انديشي ها