CN104396077A - 采用电容性电极的逆向电渗析能量产生系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用电容性电极的能量产生系统及其方法。该系统包括：第一电极隔室(6)，其设置有能储存离子和传导电子的至少第一电容性电极(4)；第二电极隔室(22)，其设置有至少第二电容性电极(24)；一些电解液隔室(8、20)，其设置在第一和第二电极隔室之间，其中该电解液隔室由一些交替提供的阳离子交换隔膜(10)和阴离子交换隔膜(18)形成，由此在使用中电解液隔室交替地用高低渗透流填充，使得第一和第二电极用正带电离子或负带电离子充电；电路(46)，其连接到用于收集产生的能量的至少第一和第二电极；及切换装置(36)，其用于在高低渗透流之间切换，使得系统从第一能量产生状态切换到第二能量产生状态，并切换第一电极和第二电极的极性。切换周期时间可以由参考电极(48、50)或PH传感器装置控制。

Description

采用电容性电极的逆向电渗析能量产生系统及其方法
本发明涉及使用电容性电极的能量产生系统。更具体地，该系统使用高渗透流和低渗透流的流体产生为电力形式的能量。流体之间的浓度差产生实现能量的产生的电位差。
执行电渗析操作的系统和过程是已知的，例如，从WO 2010/110983得知。这些电渗析操作的目的是对水进行脱盐作用。针对该脱盐作用，操作需要连接电极的电源，从而使用能量。此外，WO 2010/110983只描述了特定条件下的电渗析，该特定条件诸如洗涤流具有封闭的环路且应包含硫酸钙，在1至3的范围内存在硫酸钙的过饱和，洗涤流的流动速度为至少5cm/s，以及需要沉淀装置。
NL1031148、WO 2010/062175和WO 2010/143950公开了能量产生系统，其采用逆向电渗析过程或类似的过程，其中两个电极之间交替地提供一些阴离子交换隔膜和阳离子交换隔膜。在使用中，不同的相邻的隔膜之间形成的隔室用流体填充。相邻隔室用具有不同的含盐浓度的流体填充，使得离子趋向于从高浓度流体移动到低浓度流体。阴离子只能穿过阴离子交换隔膜且阳离子只能通过阳离子交换隔膜。这提供了在不同方向上的阳离子和阴离子的净输送。电极的氧化还原反应发生以维持流体的电中性。这些氧化还原反应促进从离子流到电流的转换，使得电能产生。氧化还原反应可以是不可逆反应或可逆反应。
不可逆的氧化还原反应需要相当大的电势。实例包括电解成H2和O2的水的电解，以及H2和Cl2的产生。这减少了可获得的净电力。此外，气泡可能会增加电解液的电阻。此外，H2和Cl2的生产需要额外的安全措施，从而使过程复杂化。
使用可逆的氧化还原反应包括特殊处理，以防止沉淀或丢失在反应中使用的化学品。这种可逆的氧化还原反应的实例包括[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-，其可能形成含Fe3+复合物，并且当受到热或UV时可能变得不稳定。Fe2+/Fe3+的使用要求相对低的约2.3或更低的pH值，以防止铁(氢)氧化物沉淀。在实践中，通过和围绕环绕电极隔室的隔膜的渗漏将慢慢稀释氧化还原对，从而降低其性能。
本发明的目的是消除上述问题并实现有效和高效的能量产生系统。
该目的用根据本发明的使用电容性电极的能量产生系统来实现，该系统包括：
-第一电极隔室，其设置有能储存离子和传导电子的至少第一电容性电极；
-第二电极隔室，其设置有能储存离子和传导电子的至少第二电容性电极；
-一些电解液隔室，其设置在第一电极隔室和第二电极隔室之间，其中所述电解液隔室由一些交替地提供的阳离子交换隔膜和阴离子交换隔膜形成，借以在使用中，电解液隔室交替地用高渗透流和低渗透流填充，使得所述第一电极和第二电极带有正带电离子或负带电离子；
-电路，其连接到用于收集产生的能量的至少第一电极和第二电极；以及
-切换装置，其用于在高渗透流和低渗透流之间切换，使得系统从第一能量产生状态切换到第二能量产生状态，同时使第一电极和第二电极切换极性。
电容性电极包括集电器和能够储存离子和传导电子的元件。在目前优选的实施方案中，该元件包括活性炭。这种活性炭可被设置在适当的集电器上，通常为石墨、钛或涂层钛，通过例如铸造、着色、涂覆或挤压涂覆至少高表面积粒子的混合物进行提供，诸如活性炭和粘合剂。除了活性炭和粘合剂以外，溶剂和添加剂(诸如导电材料)可添加到该混合物，该导电材料诸如石墨或碳黑。作为可能的实例之一，活性炭可以通过铸造或着色溶剂中的碳悬浮液而设置在集电器上。在目前优选的实施方案中，活性炭被用作电容性元件，其具有在10-10000微米的范围内的活性炭层厚度。
根据本发明的系统的电容性电极能够在其多孔结构中储存相当多的剩余的阳离子或阴离子，且因此储存净电荷。用常规的(非电容式的)电极，这将是不可能。在电容性电极中，电荷由电子平衡，该电子被储存在电极的导电部分。电容性电极可以将离子流转换为电流，而不存在氧化还原反应。此外，这使如根据本发明的系统中使用的电容性电极能在之后的阶段使用储存的电荷，同时电容性电极中的自放电被保持在最低程度，以促进电力生产。
用于本发明的电容性电极(用作超级电容器)可以是双电层电容器或者伪电容器(或混合型电容器)。集电器应是导电材料，例如石墨、膨胀的石墨箔片、金属(诸如钛和具有保护铂涂层的钛)或玻璃碳或它们的组合。玻璃碳具有优势，即表面可通过热活化处理制成多孔的，从而在集电器上直接产生电容层。可制成多孔的导电性金刚石由于其非常宽的电位窗，是另一个令人关注的电容性电极材料。在其它情况下，电容性材料可以被放置在集电器的顶部。作为电容性材料的成分，作为示例，人们可选择活性炭，其被用在根据本发明的目前优选的实施方案中，或可选择碳纳米管、石墨烯和金属氧化物(诸如MnO2、RuO2或Ru/Ir混合氧化物)。碳纳米管、石墨烯和金属氧化物，可以与活性炭一起使用或不与活性炭一起使用。如用在根据本发明的当前优选的实施方案中的电容性电极具有至少每m2电极1000法拉的电容，以用于有效操作。
该系统包括至少两个电容性电极，在其间交替地提供一些阳离子交换隔膜和阴离子交换隔膜。电解液隔室形成在两个相邻的隔膜之间的空间中。两个相邻的隔膜(即，一个阴离子交换隔膜和一个阳离子交换隔膜)和两个电解液隔室限定一个逆向电渗析单元。
根据本发明的系统产生能量，而常规的电渗析系统却具有连接电极的电源。作为结果，在电渗析中作为阴极操作的元件在逆向电渗析中作为阳极操作(同时在同一隔室中留下浓缩的和稀释的水)。此外，根据本发明的、能够产生能量的系统的典型操作模式和典型的几何结构在相对于电渗析在另一范围内。例如，根据本发明的系统的典型电流密度，为通常是海水的高渗透流的浓度，其在0-100A/m2之间的范围内，且最优选的在10-50A/m2之间。对于更高的浓度，此范围将大约是两倍，所以最优选为20-100A/m2。例如，在电渗析中的电流密度通常是较大的数量级，如将被理解的，其具有用于电容性电极的操作的主要结果。此外，在根据本发明的系统中的隔膜之间的典型距离高达500微米，且最优选的高达300微米。在电渗析中的隔膜间距离通常大于该值几倍。另外，根据本发明的系统中供水的典型流动速度在0-5cm/s之间，且最优选地在0-2cm/s之间。在电渗析中的典型流动速度在此范围之外，且通常在5-100cm/s之间。在一些相关的情况下，电渗析中稀释供液(feed flow)的浓度通常为大于根据本发明的系统中的稀释供液的浓度的数量级。如与电渗析过程相比，使用根据本发明的系统的过程的另一个作用是防止或减少不利影响，诸如包括在接近隔膜的边界层中的过饱和溶液。
相比于用于根据高渗透流和低渗透流进行能量产生的常规系统，在使用中，根据本发明的系统提供了盐水体，其存在于电容性元件和隔膜之间，且与实现在每个电极上的正电荷的大量储存以及负电荷的大量储存有关。此外，在根据本发明的目前优选的实施方案中，浓缩的和稀释的盐溶液连续地流动且位于多个单元中，这极大地增大了电动势。因此，可在每个周期中将更多的电荷储存在电极上，并获得更高的(平均)功率密度。
在目前优选的实施方案中，隔膜的数量是单元的数量的两倍加一。这意味着，在隔膜的组件的不同侧面上的两个电极面对相同类型的隔膜，即阳离子交换隔膜或阴离子交换隔膜，该隔膜为最接近的隔膜。电解液隔室的数目至少是两个或多于两个，因为两个相邻的电解液隔室用具有高渗透流和低渗透流的流填充，优选为分别具有低的盐度和具有高的盐度的流体。在渗透压力中的这种差异驱使流体中的离子朝由隔膜的类型所确定的方向上的相邻隔室流动。这些流体的来源可以是天然流体、人造流体、工业废液或它们的组合。实例包括以下组合：海水与河水、RO浓缩液与海水、工业盐水与河水。本发明的特殊应用是在所谓的“封闭系统”中，其中外部能量源被用于再生流体。高渗透流和低渗透流可以包含不同的盐。在浓缩溶液中这些盐的浓度应优选为在0.25M和溶液是饱和的浓度之间的范围内，但最优选在0.4M和3M之间。相比浓缩溶液，稀释溶液始终具有较低的浓度。高渗透流和低渗透流优选为浓缩的盐溶液和稀释的盐溶液。在大多数位置这些流易于使用，使得可实现高效的能量产生系统。
在其中提供了电容性电极的电极隔室中，离子趋向于积聚。提供连接至少两个电容性电极的电路驱使特定类型的离子(即，阳离子或阴离子)朝向储存这种特定类型的离子的电容性电极。来自外部电路的电子提供电中性。作为结果，电能将通过该电路来产生。
为了将电容性电极放电，并且维持系统的能量产生能力，切换装置通过切换位于适当位置的具有高渗透流和低渗透流(优选为高的盐度和低的盐度)的流来在第一能量产生状态和第二能量产生状态之间切换系统。这意味着，在第一状态下用低渗透流填充的电解液隔室，其在第二状态下用具有高渗透流的流体填充，反之亦然。
对具有高的渗透溶液的流和具有低的渗透溶液的流的切换可通过阀门来控制。该阀门优选被同时切换，假设两个流的流动通道是相似的，使得具有高的渗透溶液的流进入隔室，其之前用低的渗透流填充，反之亦然。在根据本发明的优选实施方案中的一个中，参考电极和/或pH传感器可指示用于切换高渗透流和低渗透流的正确时刻，这正如稍后在本说明书中所描述的。当传感器指示切换的正确时刻时，这些传感器可以被用作显示器或者可被连接到电子电路，其自动激活切换装置。
此外，不同状态之间的切换指的是第一电极和第二电极切换极性，使得在第一状态中用阴离子充电的电极，在第二状态中放电阴离子并用阳离子进行充电。两种状态都产生电能。这可能包含连接至少两个电容性电极和负载的电路中的切换。该切换发生采用的频率由电容性电极的电容来确定。事实上，将额外电荷储存在电极上所需的电压逐渐增加。该电压可以被测量为在作为整体的组件上的电压与仅在隔膜上的电压之间的差。仅在隔膜上的电压可以由连接到电极隔室的参考电极来控制。当该电压差(即储存额外电荷的电压)接近于可能导致电解的电压(其约为1.2伏)或接近于由单元产生的电压时，电流的方向应通过切换装置进行切换。通过切换流体或供水，电动势通过流体切换产生，使得所产生的电流的方向也连同离子的方向一起切换。
采用电容性电极和切换流的效果是不需要氧化还原反应。这避免了在不可逆氧化还原反应被使用时所需的超电势，使得获得更高的功率密度。此外，根据本发明的系统不需要使用用于氧化还原反应的附加的化学品，并有最低的沉淀风险，从而实现有效的且高效的能量产生系统。
除了不存在氧化还原反应之外，根据本发明的系统还防止了水分解，这是由于电极隔室中几乎恒定的pH值造成的，其保存了可在下一状态使用的在电容性电极中储存的电荷，从而实现了高效率。
根据本发明的系统的另一个优势是，单元的数量和电极的数量之间的比率相对较高。这意味着，可实现具有成本效益的系统。
在目前优选的实施方案中，例如，单个单元提供约0.15伏，因此八个单元用于提供大约1.2伏，且30个单元提供大约4.5伏。然而，仅在单独电极上的电压是与单元的数目无关的。在多个单元的情况下，由于该更高的电压，输送的电荷不再由在一个单独单元上的电压限定，且因此两个切换之间的时间段可以被增加，使得系统的效率得到进一步提高。
根据本发明的目前优选的系统中的单元的数目在1-10000个单元之间，并更优选在100-2500个单元之间。单位电极面积每个周期的电荷优选在0-1000000库伦/m2的范围内，且更优选在50000-500000库伦/m2的范围内。优选的切换时间是在0-1000分钟的范围内，且更优选在30-500分钟的范围内，且单位电极面积的优选的电容为1000-500000法拉/m2，更优选为10000-500000法拉/m2。优选的电流密度，或者换句话说单位电极面积的电流介于0-200A/m2之间，且更优选为10-100A/m2。值得注意的是，电渗析系统中的这种电流密度通常是在100-1000A/m2的范围内。
在使用中的根据本发明的当前优选的实施方案中，电极隔室用冲洗溶液填充。
假设冲洗溶液能使离子移动通过电极隔室到达电容性电极和从电容性电极移动通过电极隔室。冲洗溶液优选地包括溶解的盐。
冲洗溶液优选为高渗透流或低渗透流，最优选地为其混合物。因为这些流是已经可用的，故在目前优选的实施方案中不需要单独的泵和流电路，从而实现具有成本效益的系统。任选地，至少两个电极隔室可设置有不同的流体。
在正在使用的另外的优选的实施方案中，隔室中的电解液溶液交替为高渗透流和低渗透流。这意味着，电容性电极交替地面对浓缩流体和稀释流体，其省去单独的电极冲洗溶液的循环，此外，还省去了两层隔膜。这进一步提高了每层隔膜的功率密度。在电极隔室中的流体或流与通过电解液隔室的流一起切换。
在根据本发明的优选实施方案中，冲洗溶液基本上保持在电极隔室内部。
保持冲洗溶液在该电极隔室中，在该隔室内简化整个系统，因为不需要流动。优选地，在使用中，电极隔室包括具有溶解的盐的流体。事实上，在目前优选的实施方案中，电极和对应的电极隔室包括盐溶液。这意味着，在电极处或电极内部提供盐溶液。
在根据本发明的另一个优选实施方案中，切换装置包括在第一电极隔室中的第一参考电极和第二电极隔室中的第二参考电极。
通过提供参考电极，单个电容性电极上的电压可进行监测。参考电极，例如Ag/AgCl电极或甘汞电极，被连接到两个电极隔室，用电极冲洗溶液填充。当整个组件上的电压和参考电极上的电压的差值超过促进氧化还原反应(诸如电解)所需要的电压时，切换是优选的。通过这种方式，当要执行流动的切换时提供指示。这进一步提高了能量产生系统的整体效率。
此外或可选地，根据本发明的能量产生系统的切换装置包括pH传感器。当氧化还原反应不存在时，pH值将几乎是恒定的。当电容性电极被完全充电并且将发生氧化还原反应时，pH值将变化。因此，pH传感器同样提供应何时执行不同渗透流的切换的指示。
本发明还涉及用于产生能量的方法，该方法提供了如上所述的能量产生系统，在相邻的电解液隔室中提供具有高渗透流和低渗透流的流，优选具有高盐度的流和低盐度的流，并从第一产生状态切换到第二产生状态，其中高渗透流和低渗透流，优选地高盐度的流和低盐度的流，改变位置。
相同的影响和优势适用于如针对能量产生系统描述的方法。
区别于电渗析的本发明的额外的优势是，能量产生可在海水和河水切换后直接继续。尽管它需要一些时间来再次达到最大的功率，但当组件电压为正或负时都能产生功率。在电渗析中，需要暂停以防止产物流中的混合水。连续能量生产显著提高了根据本发明的系统和方法的整体性能。此外，根据本发明的方法使净能量生产成为可能。
在本发明的优选实施方案的基础上，阐述本发明的另外的优势、特征和细节，其中参考了附图，在附图中：
-图1A-B示出了根据本发明的处于两种状态的系统；
-图2-3示出了根据本发明的替代系统和以其实现的结果；
-图4A-C示出了用根据本发明的具有30个单元的系统的实施方案实现的结果；
-图5-6示出了根据本发明的系统的另一个可替代的实施方案和以其实现的结果；以及
-图7示出了根据本发明的另一个可替代的实施方案。
能量产生系统2(图1A-B)包括被放置在电极隔室6中的第一电容性电极4。电解液隔室8通过隔膜10与第一电极隔室6分隔。在所示的实施方案中，隔膜10是阳离子交换隔膜。在第一能量产生状态(图1A)下，浓缩的盐溶液12流经电解液隔室8。阳离子16迁移通过阳离子交换隔膜10，而阴离子14迁移通过阴离子交换隔膜18。稀释的盐溶液19流经电解液隔室20。隔膜18将电解液隔室20与电解液隔室8分隔。在所示的实施方案中，第二电极隔室22(其中放置了第二电容性电极24)通过隔膜10分隔。隔室8、20和两个隔膜10、18(每种类型一个)共同形成单元26。电极4、24通过电路28进行外部连接，其中提供了负载30。
切换装置32在第一状态(图1A)和第二状态(图1B)之间切换系统2。在第二状态中，流12、19改变位置。这意味着，在第二状态下，稀释的盐溶液19流经电解液隔室8，且浓缩的盐溶液12流经电解液隔室20。这意味着，相比于第一状态，阴离子14和阳离子16的流动倾向于在相反方向上移动。此外，在电路28中的电子的流动方向也在相反的方向上。
在第一状态(图1A)下，流12、19被启动。离子倾向于移动通过隔膜10、18。这引起对电极4、24充电。电容性电极4用阴离子14充电，且第二电容性电极24用阳离子16充电。电子流经电路28，通过负载30从第一电容性电极4朝第二电容性电极24流动。在电容性电极4、24被充电之后，切换装置32将系统2切换到第二状态(图1B)，其中流12、19改变位置。相比于第一状态，阳离子16和阴离子14的净流动在相反的方向上，使得在电路28中的电子流的方向也相反。首先，电容性电极4、24正在被放电，且接着，电极4、24用阳离子为电容性电极4充电并用阴离子为电容性电极24充电。
能量产生系统34(图2)包括一些电解液隔室8和电解液隔室20。实际上，在所示的实施方案中，五个单元26已被设置在电容性电极4、24之间。切换装置32包括切换设备36，其包括第一阀门38和第二阀门40，其引导相应的浓缩盐溶液和稀释盐溶液44各自朝向电解液隔室8、20的流动。切换设备36切换阀门，使得当系统34在不同状态下工作时流改变位置。
为进行实验，在电容性电极4、24之间的电路中提供恒流器46。电极隔室6包括参考电极48，且电极隔室22包括第二参考电极50。电极隔室6、22设置有电极冲洗溶液52。在所示的被用于实验的实施方案中，电容性电极4、24包括钛网1.7，其被编织，或可替代地非编织，并且具有的纱线直径或线的宽度为大约1.5mm，网的开口大约为5mm，且表面面积为10cm×10cm。电极4、24设置有大约50g/m2的铂的涂层。电极4、24包括碳的混合物(Norit DLC超级30)，聚偏二氟乙烯聚合物和N-甲基吡咯烷酮偶极溶剂，其使用刮片被浇铸(casted)在网上。电容性电极嵌在由PMMA制成的端板中。端板包括用于电极冲洗溶液的入口和出口。第一电极4设置有1mm厚的衬片以产生用于电极冲洗溶液的隔室，且密封电极溶液防止泄露。阳离子交换隔膜10是Neosepta CMX，阴离子交换隔膜18是Neosepta AMX，且使用间隔棒和200微米厚的衬片。在提供第二电极24之后，额外的阳离子交换隔膜10关闭最后的单元。使用温度大约25℃的0.51M NaCl的浓缩盐溶液和0.017M NaCl的稀释溶液的实验中使用了这种特定配置的系统34，所述两种溶液以每单元20ml/分钟的流速进行供给，其相当于1.7cm/s的流速。在实验中，0.25M NaCl的电极冲洗溶液以100ml/分钟的流速进行循环。在实验中使用了恒流器46，且测量了包括电极4、24的整个组件上的电压。该实验的结果被示出(图3针对两个随后的周期，其中，实线表示在组件上的以伏特为单位的电压，短划线表示以W/m2为单位的功率密度，以及点虚线表示以秒为单位的具有约200mA的电流的时间段和无电流的时间段)。电流为200mA，相当于20A/m2。在该系统进行切换后，电流停止，同时产生的电压接近为零。约一分钟后，在相反的方向上再次施加电流。
当电容性电极上的电压已达到1伏时，使用30个单元且进行切换来重复实验。此电压等于组件上的总电压减去单元上的电压。单元上的电压使用在电极隔室中被连接到电极的两个Ag/AgCl参考电极来测量。用具有30个单元的这个实验实现的结果被示出(图4A，其中短划线表示以W/m2为单位的功率密度，实线表示以伏特为单位的组件上的电压，以及点虚线表示以秒为单位的具有和不具有约200mA的电流的时间段)。水分解通过在大约1伏状态之间的切换来阻止。通过保持几乎恒定的pH值和游离氯的不存在，或者至少仅最低限度地存在，其得到增强。
已经表明，根据本发明的能量产生系统对短的和长的周期时间和对几种电流密度都起作用。
额外的实验被执行，其确认了上述结果。对于具有2、5、10、20和30个单元的功率密度增加的实施方案，根据额外实验的平均功率密度(图4B和4C)被示出。图4B示出了平均功率密度，其作为在20A/m2的电流密度下的切换间隔的函数。图4C示出了当在传送15k库伦/m2时或在电压达到0V时切换供水时的平均功率密度。为了清楚的原因，标准偏差未示出，但其通常小于平均值的5％。对于图4B中所示的结果，切换时间从几秒钟变化到40分钟(82分钟的周期时间)，且对于图4C中示出的结果，电流密度从每m2电极为10A变化到35A。
在对应于大约20000库伦/m2的传送电荷的切换时间处，获得最大功率。在30A/m2处获得最高功率密度。将会理解的是，当使用不同的隔膜、不同的供水浓度、另外数量的单元和/或不同的电容性电极时，最佳的切换时间和最佳电流密度将是不同的，并且可以根据特定的应用进行设计。
在替代的系统54(图5)中，电极隔室6设置有在所示的实施方案中源于浓缩盐溶液的冲洗溶液56，而第二电极隔室22设置有在所示的实施方案中源于稀释盐溶液的流58。在第二状态中(未示出)，流56、58改变位置，使得隔室6设置有稀释盐溶液且隔室22设置有浓缩盐溶液。对比于系统34，系统54省去两个隔膜。具有5个单元的系统54的所示实施方案被用在具有与之前实验描述的相同条件的实验当中。测量了对应于10A/m2的100mA处的电压(图6，具有100mA的电流的两个周期，其中，实线表示以伏特为单位的组件上的电压，短划线表示以W/m2为单位的功率密度，以及点虚线表示以秒为单位的具有和不具有电流的时间段)。
可替代的系统60(图7)设置有第一电容性电极62和相应的隔室，以及第二电容性电极64和相应的隔室。电容性电极62、64和相应的隔室包括阳离子交换隔膜66、盐溶液68和电容性电极4、24。隔室6、22设置有参考电极72。在使用中，隔室6、22具有维持在隔室内部的流体，且参考电极72检查每个电容性电极上的电压。系统60不需要循环电极冲洗溶液。
本发明并不限于以上描述的和优选的实施方案。在许多修改可被设想的范围内，所寻求的权利由下列权利要求限定。

Claims (14)

1.一种采用电容性电极的能量产生系统，所述系统包括：
-第一电极隔室，其设置有能储存离子和传导电子的至少第一电容性电极；
-第二电极隔室，其设置有能储存离子和传导电子的至少第二电容性电极；
-一些电解液隔室，其设置在所述第一电极隔室和所述第二电极隔室之间，其中所述电解液隔室由一些交替地提供的阳离子交换隔膜和阴离子交换隔膜形成，由此在使用中，交替地用高渗透流和低渗透流填充所述电解液隔室，使得第一电极和第二电极带有正带电离子或负带电离子；
-电路，其连接到用于收集所产生的能量的所述至少第一电极和所述至少第二电极；以及
-切换装置，其用于在所述高渗透流和所述低渗透流之间切换，使得所述系统从第一能量产生状态切换到第二能量产生状态，同时使所述第一电极和所述第二电极切换极性。
2.根据权利要求1所述的能量产生系统，其中，所述电容性电极具有至少每m2电极1000法拉的电容。
3.根据权利要求2所述的能量产生系统，其中，所述电容性电极具有在每m2电极1000-500000法拉的范围内的电容，且优选具有在每m2电极10000-500000法拉的范围内的电容。
4.根据权利要求1、2或3所述的能量产生系统，其中在使用中，所述电极隔室用冲洗溶液填充。
5.根据权利要求4所述的能量产生系统，其中，所述冲洗溶液是所述高渗透流、所述低渗透流和/或其混合物。
6.根据权利要求5所述的能量产生系统，还包括流动装置，使得在使用中电极隔室中的所述冲洗溶液交替地为所述高渗透流和所述低渗透流。
7.根据权利要求4或5所述的能量产生系统，其中，所述冲洗溶液大体上保持在所述电极隔室内部。
8.根据权利要求7所述的能量产生系统，其中，所述电极和/或所述电极隔室中的至少一个包括盐溶液。
9.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生系统，其中，所述切换装置包括在所述第一电极隔室中的第一参考电极和所述第二电极隔室中的第二参考电极。
10.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生系统，其中，所述切换装置包括pH传感器。
11.一种用于产生能量的方法，所述方法包括：
-提供根据前述权利要求中任一项的能量产生系统；
-在相邻的电解液隔室中提供高渗透流和低渗透流；以及
-在第一能量产生状态和第二能量产生状态之间切换，其中高渗透流和低渗透流改变位置。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，电容性电极在其多孔结构中储存剩余的阳离子或者阴离子，从而储存净电荷。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，当在所述第一能量产生状态和所述第二能量产生状态之间进行切换时，能量产生在切换所述流之后立即继续。
14.根据权利要求11、12或13所述的方法，其中在使用中，在所述第一能量产生状态和所述第二能量产生状态之间的切换在0-1000分钟之间的范围内执行，且优选地在30-500分钟之间的范围内执行。
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