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太陽文火燉地球,灑遍人間光和熱。新鮮的能量隨手可汲,何必捨近求遠挖地球?自由能源萬歲!  
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網絡日誌正文
鹽差“發條”發動機有望研製成功 2018-03-12 07:04:35

去年的忙碌收穫喜人,我發明了鹽差超級離子電流環,離子電流強度可遠在超導體最大載流量之上。利用這一技術將造出地球上無出其右的超級強磁場。現有依賴Francis Bitter技術的 100特斯拉的世界紀錄,將嘗到bitter的苦味。

最近新的科研戰場布局形勢一片大好,上星期又提交了另一項具有重大突破的專利:滲透儲能“發條”暨間接太陽能鹽差馬達驅動的大型電廠。

不像前一個發明直接獲得離子電流,但要同時依賴質子交換膜陰離子交換膜,而新發明僅依賴價格適中的水分子半透膜,將滲透壓直接輸出動力,就像大型發條那樣,緩緩釋放機械能量

該發明完全可以DIY,即靠自己就能組裝出來,只要購齊通用液壓部件和非食用級鹽,無須專門工廠定製生產。當然,普通人沒時間搞這些,工廠化定製預裝,或專業安裝公司,都將會有巨大的市場。

普通海水就免了,因為鹽度僅10%的飽和度,能量密度太低。飽和鹽水的滲透壓相當於500個大氣壓,匹配甚至略超早已商用化的液壓油工況。通過油水隔離驅動液壓部件,就可驅動液壓馬達輸出動力了。

其實流體動力學,可用電學類比法方便地研究,只需搞清楚參量的等價性,例如液流量等價於電流量,壓力等價於電壓,流阻等價於電阻。

由電學功率 P = V2/R可知電功率與電壓成平方比的關係,順推至流體動力學,液流功率也與壓力成平方比。飽和鹽水的滲透壓比海水高出20倍,所以同樣面積的半透膜,即同樣流阻,可獲得400倍高的功率!

下圖是我正在研製的原型機“諜照”。

osmosis-powered-tractor-small.jpg

 

osmosis-pickuptruck-small.jpg

一旦滲透發條沒勁了,就要“充電”。很簡單,把鹽水傾瀉進大面積曬鹽池,“打個電話”叫太陽儘快蒸發至飽和濃度即可。太陽落山了也沒關係,在氣溫以及相對濕度合作下,晚上的曬鹽池照樣不停地蒸發,只不過比太陽直射時稍慢而已。

只要是個農民,劃撥些土地曬鹽是不成問題的,所以將來的拖拉機就靠自己家的曬鹽池來養,不再需要柴油了。

不像特斯拉的電動車充電時間那麼久,滲透馬達驅動的車輛“充電”就幾分鐘的事:把稀得不行的鹽水到進曬鹽池,等幾秒鐘鹽水混合均勻後,再泵到車輛的鹽水罐就完事。

傾倒之前假定池液已經曬至飽和,只要鹽水池庫存容量大於20倍的車輛罐容,幾分鐘內抽進罐的鹽水就有95%以上的飽和度。“發條”幾近上滿,車輛又可到處開了。

我的試驗結果表明,每平方米的曬鹽池吸收的直接或間接太陽能,夏天平均為5瓦/平方米,預估全年365x24小時平均2.7瓦/平方米。

有點寒磣?太陽高照時的瞬時功率密度可達1360瓦/平方米,我只平均獲取5瓦/平方米。別貪,切記佛經的教誨:弱水三千只取一瓢飲

你可知道農民伯伯弱水三萬隻取一瓢?不信我算給你看:

已知1畝地666平方米,用上袁隆平的高產水稻技術,年收入撐死了不到畝收人民幣¥800元,即800/666 = ¥1.2/平方米/年。假定電價¥0.3/度(1度=1千瓦小時),設實際賣出價錢的功率密度變量ED,則有下列方程:0.3 x ED x 365 x 24/1000 =  1.2。

求解ED = 0.45 瓦/平方米。

對比實現機械化耕作的美國農場主,他們的生產力更高,只需從太陽能摳出0.37 瓦/平方米,按每度能量0.05美元出售,就能獲得每英畝700美元的當地統計平均效益(1英畝 = 4047平米 = 6.1中國畝)。

趕緊跪拜農民的大恩大德,太陽送來1360瓦/平方米的能量普照大地,而農民種莊稼,相當於只取不到一個零頭的0.45瓦/平方米,以市電價格一半不到的單價,賣給廣大食民!

其實,經科學計算,太陽能用於光合作用後,植物的有效平均吸收僅有45瓦/平方米。就算這樣,我們吃的糧食僅付了1%的能量價值。

可見,無須太貪婪,只須地面可採收的功率密度達到0.5瓦/平方米以上,就比種莊稼強。這正是小數怕積分的數學體現。

聽說過太陽塔沒有?又稱太陽能熱風塔,它的設計宗旨就是沖這個指標去的。可惜,目前已完工的工程的功率密度僅0.11瓦/平方米,即西班牙占地46公頃的示範工程,僅產出50千瓦。中國在內蒙搞的類似工程好像亂尾了。

solar-chimney-rationale-small.pngsolar-chimney-small.png

不扯遠了,還是拉回焦點。

養一台拖拉機,每天乾重活的能源需求等價於33度電,則要520平方米的曬鹽池供養。當然,你不玩拖拉機,只想家裡每月1000度電自己解決的話,需要另配一台最簡單的發電機,用鹽差“發條”的液壓馬達驅動即可。

鹽水板厚度3 cm左右為宜,不要曬到結晶析出。這不是生產鹽,總鹽量是守恆的。

很激動:未來大規模的廉價能量儲存方案,終於被我久覓之後找到了!

現有的泵送高位水庫儲能技術,對地形要求太苛刻。而我的曬鹽場儲能技術,成本與前者相當,驚喜的是地質條件的束縛徹底解除。

甚至沙漠地區也能用本技術,而且那裡的蒸發量高於普通地區3倍左右,使得面積功率密度大幅提高至10瓦/平方米。將海水抽到沙漠地區,一邊曬鹽一邊發電,賣鹽賣電的收入足夠支付泵送成本。隨着空中水氣的積累,降雨量會有所增加,長久下來還可將沙漠改造成綠洲

中東地區605平方公里的死海,這下可發達了,搖身一變就可弄成1.6 GW的大電廠,這還只是按保守的2.7瓦/平方米刮取蒸發能量計算得出,實際可能還要大很多。一旦解決好了能源和淡水問題,說不定此技術能給飽受戰爭蹂躪的地區,意外帶來永久的和平呢!

backyard-salt-pool-small.jpg

desert-salt-pool-small2.jpg



參考信源

1、滲透壓:https://baike.baidu.com/item/%E6%B8%97%E9%80%8F%E5%8E%8B

2、Statkraft osmotic power prototypehttps://en.wikipedia.org/wiki/Statkraft_osmotic_power_prototype_in_Hurum

3、鹽差能:https://baike.baidu.com/item/%E7%9B%90%E5%B7%AE%E8%83%BD

4、[轉載]內蒙在西部沙漠建太陽能熱風發電站 http://blog.sciencenet.cn/blog-533560-890946.html 

5、太陽能熱風發電塔或有助解決能源苦惱http://www.chinaero.com.cn/rdzt/qjny/tyn/04/146212.shtml

6、鹽差扯淡新能源沒戲?峰迴路轉Z曙光乍現!http://blog.sciencenet.cn/blog-2339914-1091819.html

7、Solar updraft tower http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_updraft_tower 




轉載本文請聯繫原作者獲取授權,同時請註明本文來自魏焱明科學網博客。
鏈接地址:http://blog.sciencenet.cn/blog-2339914-1102002.html 

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