全尺度多级压力延迟渗透用于渗透能发电：单位能耗与净能量生产的优化

《Membranes》：Full-Scale Multistage Pressure-Retarded Osmosis for Osmotic Energy Generation: Optimization of Specific and Net Energy Production

　　盐度梯度能，又称蓝色能源，是一种清洁且可再生的发电方式，不会产生直接的二氧化碳排放。在现有的技术中，压力延迟渗透（PRO）技术脱颖而出，但其大规模应用目前在经济上尚不可行，因此预测模型对于评估其真实潜力至关重要。在本研究中，我们模拟了一个最多三级的多阶段PRO系统，每级串联排列一至三个中空纤维膜模块（HFMM），并对运行条件进行了优化。该模型考虑了每个模块沿轴向的压力降、进料浓度以及浓液稀释情况，采用两种盐度梯度：29.5 g/L 和 59.5 g/L。在59.5 g/L梯度下，三级系统可达到最大净比能量发电量为421.48 Wh/m3。在二级系统中，串联增加HFMM模块起到了积极作用，但对三级系统则略有不利影响；随着第一级与第二级之间压力容器数量之比的增加，净比能量单调下降。因此，在中等盐度梯度下，要使全规模PRO系统成为净能源生产者，至少需要三级设计；此外，应通过增加级数而非延长串联来进一步获取能量。