RED – обратный электродиализ.
Применение: производство энергии.
Мембраны: однородные анионо- и катионообменные мембраны с низким сопротивлением
Внутреннее устройство
Технология, для которой используются мембраны производства Fujifilm, называется обратным электродиализом (ОЭД, RED). Метод RED, как и электродиализ (ЭД, ED), является мембранным процессом, работающим от напряжения постоянного тока. Для перемещения ионов (солей) через мембрану используется электрический потенциал. Технологии ED и RED построены на следующих базовых принципах: большинство солей, растворенных в воде, представляют собой ионы - либо положительно заряженные (катионы), либо отрицательно заряженные (анионы). Поскольку два заряженных полюса с идентичными зарядами будут отталкиваться друг от друга, а два полюса с противоположными - притягиваться, ионы будут двигаться к электродам с противоположным электрическим зарядом.
С помощью технологии RED из двух растворов электролитов с разным градиентом солености - например из морской и пресной воды - может быть получена энергия. Оба водных потока будут разделены ионообменными мембранами, собранными в нескольких ячейках, помещенных между катодом и анодом, образующими электрическую цепь.
Ионообменные мембраны пропускают только заряженные ионы. В соленой воде больше положительно и отрицательно заряженных частиц хлорида (соли) натрия, чем в пресной воде. Под влиянием электрического поля, пресная и морская вода будут стремиться уравновесить ионный заряд, поэтому ионы будут пытаться равномерно течь сквозь обе ячейки, подающие воду, однако они будут должны пройти через заряженные ионообменные мембраны. Поскольку ячейка RED состоит из отрицательно заряженной и положительно заряженной мембран, солевой раствор будет разделен на отрицательные ионы с одной стороны и положительные ионы в другом канале, при чем будет создаваться частичная разность потенциалов по ячейке, что позволит генерировать электрическую энергию.
Блок RED состоит из нескольких сотен ячеек, связанных между собой электродами (камеры). Чем больше мембран помещено в камеру, тем больше электроэнергии может она генерировать. Помимо разницы в солености двух видов воды, поступающих на обработку (градиент концентрации соли), в контексте вопроса увеличения конечной мощности также важен расход воды, проходящей через камеру.
Области применения
Работающие на разнице градиента концентрации соли, например:
- производство энергии в дельте реки (градиент концентрации соли "речная вода - морская вода");
- производство энергии в горнодобывающих районах (градиент концентрации соли "вода, используемая в процессах горнорудного производства - речная вода");
- производство энергии из низкокачественных вторичных энергоресурсов (40–90 °C) на традиционных электростанциях.
Экологически безопасный альтернативный источник энергии.
Цель - внести свой вклад в глобальную борьбу с изменением климата и в достижение стратегической цели Европейского Союза (переход к экологически чистой экономике (с низким уровнем выделений СО2), имея 27% возобновляемых источников энергии к 2030 году).
Технология энергосберегающей энергетики «Blue Energy», основанная на методе обратного электродиализа (ОЭД, RED), представляет собой источник энергии с нулевым выбросом углерода, являющийся 100% экологически чистым и доступным 24 часа в сутки. Он дополняет другие виды возобновляемой энергии, такие как ветер, солнце и биогаз. С помощью метода RED возможно будет получать энергию из разницы в концентрации соли между морской и речной водой. Для выработки электроэнергии технология RED использует камеры с чередующимися анионно- и катионообменными мембранами.
Текущее состояние энергосберегающей энергетики
Экспериментальная установка, управляемая партнерами по проекту («REDstack» и «Wetsus»), установлена в Нидерландах, на дамбе Афслёйтдейк, и работает на мембранах производства FUJIFILM. Именно там морская вода Северного моря встречается с пресной водой озера Эйсселмер. Дальнейшие разработки для улучшения характеристик мембраны (выработка высокой плотности мощности) и экономической эффективности продолжаются.
Амбиции касательно мембран «Blue Energy»
Проект «Blue Energy» получил награду в номинации «Голландская национальная икона» как один из проектов, предлагающих лучшие технологические решения для социальных проблем. В сотрудничестве с «REDstack», мы стремимся сделать «Blue Energy» технически и экономически конкурентоспособным, разрабатывая модели высокообъемных экономичных мембран. Наша цель - внести свой вклад в развитие экологически чистых альтернативных источников энергии.
Новый исследовательский проект, финансируемый в рамках программы Европейского Союза по развитию научных исследований и технологий «Горизонт 2020» (Horizon 2020) в области «Энергетические технологии будущего», с участием 4 научных институтов и 2 компаний. Этот проект направлен на исследование и разработку новых энергетических технологий преобразования низкокачественных вторичных энергоресурсов (40–90 °C) в ценную электроэнергию. Его цель - предложить ранее не изученный экологически чистый источник энергии с низкими ценами на электроэнергию.
Проект восстановления воды «REvivED» направлен на решение проблемы питьевой воды с использованием новейших технологий опреснения. Цель проекта состоит в том, чтобы производить безопасную, доступную и конкурентоспособную по цене питьевую воду со значительно меньшим энергопотреблением по сравнению с современными технологиями опреснения обратным осмосом (ОО, RO). Проект включает в себя несколько систем и областей применения технологии, охватывая 12 пилотных проектов - начиная от небольших систем электродиализа (ЭД, ED) автономного опреснения солончаковой воды в развивающихся странах до более крупных гибридных систем (ОЭД, RED / ЭД-ОО, ED-RO) опреснения морской воды.
Компания FUJIFILM координирует проект в целом, а также поставляет ионообменные мембраны для всех систем и компонентов, разработанных в его рамках.
FUJIFILM также руководит разработкой систем опреснения солончаковой воды, а также разработкой и испытаниями в полевых условиях систем смягчения водопроводной воды, особое внимание уделяя проектированию, производству и испытаниям специальных камер.