海洋是巨大的能源宝库，除了海底的石油天然气，近海的潮汐发电和波浪发电，若盐差能发电也能被开发利用，中国漫长的海岸线及多个大江大河出海口将具有巨大的能源开发潜力，而且盐差发电与太阳能和风能相比，较少受气候条件限制，也就是说这是一种能够控制的可再生能源，开发潜力巨大。所谓"盐差发电"就是海水和淡水在河口混合时，因为盐度不同，能发生化学反应，同时生成电能。

水是生命的源泉，也是能量的源泉，我们称之为水能……

传统意义的水能包括水电开发，它利用大江大河水的地理落差产生能量，除此之外，还有潮汐能、波浪发电等，这些都是物理意义上的能量转换，但其实水作为能量源泉还隐含了另一种更大潜能，那就是利用混合水的化学反应，来产生电能。

简单地说，就是海水和淡水在河口混合时，因为盐度不同，能发生化学反应，同时生成电能。它被称为蓝色能源，已被视为最有待开发的清洁能源之一。

半个世纪的探索

蓝色能源概念于1954年由英国工程师R E Pattle首次提出，它有时也会被称为"渗透能量"，因为它因渗透现象而产生了能量。

为了理解其工作原理，我们可以制作两瓶浓度不同的盐溶液，如果这两瓶溶液间有一层薄薄的让水通过但不让盐离子通过的"半透膜"隔开，那么水自然会从淡的一侧向咸的一侧流动，而水流通过薄膜时产生的压力，可用来推动涡轮机发电。

(渗透能工作原理，图片来源于网络)

但半透膜是阻碍该技术应用的主要障碍，直到20世纪70年代，半透膜材料实现商业化以后，人们才得以利用Pattle的想法来发电。一位名叫西德尼˙勒布的科学家建议可以将"渗透动力装置"用在约旦河和死海分界处，利用两者水的盐度差，在混合时可能释放能量。

这种动力装置的工作效果并不是经过薄膜的流速越快越好，因为流速过快会挤压盐水，阻碍大量淡水从膜另一侧的流入。这项技术也被称为"压力阻尼渗透"。

首个使用压力阻尼渗透的蓝色能量站于2009年由挪威国家电力公司在挪威托夫特创建，发电能力4千瓦，这比起典型小型核电站5000千瓦的发电能力小得多得多。后挪威电力公司发现它其实并不够划算——这发电设备没能制造出足够的电力以抵消建造、运行和维护的成本。最终，它不得不在运行4年后被关掉。

反向电渗析技术的研发

尽管如此，商业开发者们并没有打消念头。在位于莱瓦顿的荷兰水资源研究所可持续用水技术中心，一家名为REDstack的剥离公司利用反向电渗析(RED)的方法来发电。跟此前用的半透膜不同，这种方法用的是允许盐离子通过而不是水分子的薄膜。

目前反向电渗析方法有两种可用的膜：一种允许盐带正电的钠离子通过，另一种允许带负电的氯离子通过。这些薄膜用来制造多层水三明治，其中盐水层替换为淡水层，两种类型的离子运输薄膜交替排列。这种排布可制造电压，无需任何压力驱动涡轮，所以理论上这种方法可以非常有效率地捕捉混合过程的能量。

可持续用水技术中心的科学家们也研究出称为电容混合(capmix)的第三种方法。这时盐水和淡水交替注入放有两个作为电能储存装置(或者电容)的电极的室内。这个过程也能提高电压。

一家欧洲财团，在荷兰、意大利、波兰和西班牙都设有机构，自2010年以来一直进行着电容混合技术的探索，不断有新的技巧被发现，例如，一支由乌特勒支大学物理学家Rene van Roij带领的队伍最近展示，如果混合了淡水的盐水被加热到50摄氏度左右，蓝色能源电容混合设备的能源输出可能会加倍。

而这并不需要燃烧化石燃料来加热，他们说可以简单地使用工业过程中被加热过的废水。例如来自电厂或者数据中心(保护计算机防止过热)的冷却水。西班牙格拉纳达大学一个独立的团队也已证实了这一发现。

更颠覆性的想法

实际上，渗透作用在任何浓度差的可溶物质中普遍都有效，比如说糖。所以"蓝色能量"不仅仅限于淡水和盐水的混合。2013年，来自可持续用水技术中心的一支队伍提出，可以用从化石燃料的发电厂获得的溶化的二氧化碳气体发电。二氧化碳易溶于水，生成碳酸，之后分解成碳酸氢盐和氢离子。这些可以在电容混合过程中实现电极间排列整理，跟普通的盐离子相同。正如电容混合方法需要用盐水和淡水交替冲洗系统，这个新方法必须先用二氧化碳水(相当于盐水)，之后再用干净的空气(相当于淡水)冲洗。

研究人员说，世界范围内，化石燃料发电厂排出的烟道气体含有每年大约能制造8500亿度电能的二氧化碳：几乎是英国年度电能消费的100倍。这是一个惊人的颠覆性的想法：二氧化碳通常是问题的一部分，但就能源产生过程而言，它成了解决方案的一部分。