这篇论文最近发表在美国化学学会的ACSω他介绍了这种电池，并建议用它来实现沿海污水处理厂的能源独立。

“蓝色能源是一种巨大的、尚未开发的可再生能源，”该研究的合著者、斯坦福大学土木与环境工程博士后学者克里斯蒂安·杜布劳斯基说。“我们的电池是在没有薄膜、移动部件或能量输入的情况下实际捕获能量的重要一步。”

杜布劳斯基在研究合著者克雷格·克里德尔的实验室工作，克雷格·克里德尔是土木与环境工程教授，以节能技术的跨学科领域项目而闻名。开发一种利用盐梯度的电池的想法起源于研究的合著者，材料科学与工程教授Yi Cui和研究时材料科学与工程博士后学者Mauro Pasta。将这一概念应用于沿海污水处理厂是克里德尔的独创之处，他长期从事污水处理技术的开发。

研究人员测试了一个电池的原型，监测它的能源生产，同时用帕洛阿尔托地区水质控制厂每小时交替交换的废水和半月湾附近收集的海水冲洗它。在180次循环中，电池材料在捕获盐度梯度能量方面保持了97%的效率。

这项技术适用于淡水和盐水混合的任何地方，但污水处理厂提供了一个特别有价值的案例研究。废水处理是能源密集型的，约占美国总电力负荷的3%。这一过程对社区健康至关重要，但也容易受到电网关闭的影响。使污水处理厂实现能源独立不仅可以减少用电量和排放，还可以使它们免受停电的影响——这在加州等地是一个主要优势，最近的野火导致了大规模的停电。

水的力量

每立方米淡水与海水混合产生约0.65千瓦时的能量——足以为普通美国家庭提供约30分钟的电力。在全球范围内，沿海污水处理厂理论上可回收的能源约为18吉瓦，足以为1700多户家庭供电一年。

斯坦福大学小组的电池并不是第一个成功捕获蓝色能量的技术，但它是第一个使用电池电化学而不是压力或膜的技术。如果大规模应用，这项技术将提供一种更简单、更可靠、更经济的解决方案。

这个过程首先将钠离子和氯离子从电池电极释放到溶液中，使电流从一个电极流向另一个电极。然后，废水与海水的快速交换导致电极重新加入钠离子和氯离子并逆转电流。在淡水和海水冲洗过程中回收能源，不需要前期能源投资，也不需要充电。这意味着电池在不需要任何能量输入的情况下不断放电和充电。

耐用和负担得起的技术

虽然实验室测试表明，每个电极面积的功率输出仍然很低，但由于其占地面积小、简单、持续的能量产生以及缺乏膜或仪器来控制充电和电压，这种电池的扩大潜力被认为比以前的技术更可行。电极由普鲁士蓝(Prussian Blue)和聚吡咯(polyypyrorole)制成，普鲁士蓝是一种广泛用作颜料和药物的材料，每公斤的成本不到1美元，聚吡咯是一种用于电池和其他设备的实验材料，每公斤的批量售价不到3美元。

也几乎不需要备用电池，因为材料相对坚固，聚乙烯醇和磺基琥珀酸涂层可以保护电极免受腐蚀，而且没有移动部件。如果扩大规模，该技术可以为任何沿海处理厂提供足够的电压和电流。多余的电力生产甚至可以转移到附近的工业运营，如海水淡化厂。

杜布罗斯基说:“这是一个复杂问题的科学优雅的解决方案。”“它需要进行大规模的测试，它并没有解决在全球范围内开发蓝色能源的挑战——河流流入海洋——但它是一个很好的起点，可以刺激这些进步。”

为了评估电池在城市污水处理厂的全部潜力，研究人员正在研究一个缩小版，以观察该系统如何在多个电池同时工作的情况下运行。