利用海洋盐度差能发电的设想,是1939年由美国人提出的。1954年,美国建造并试验了一套根据电位差原理运行的装置,最大输出功率为15毫瓦。1975年以色列人建造并试验了一套渗透法装置。日本科学技术厅从1978年开始进行盐度差能发电的研究,目前又在试制模型设备、高压泵、半透明膜、耐压容器等,不久将进行发电试验。
利用盐度差能发电较早的设想是利用渗透膜两侧海水和淡水之间的水位差驱动水轮机发电。这种发电方法,存在一些问题:由于海水和淡水之间的渗透压较大,使水压塔中的水柱高达250米,这就使水压塔下面的半透明膜承受很大的压力,容易被压坏,影响使用寿命。另外,由于淡水中的水分子源源不断地向水压塔渗透,会使海水盐度降低,引起水柱高度下降,从而直接影响输出功率。再者,在河口建造一座200多米高的水塔,也决非易事。
为了克服这些问题,R.S.诺曼博士在原有设计的基础上,增加了一个海水泵。他把水轮机与水泵联系起来,海水依然从导管中流出,但导管的高度却相当于海水与淡水渗透压差的一半还低,约10~11兆帕。这样,就能延长半透明膜的寿命。同时,海水泵把海水打入,使海水维持一定的盐度,不致于使水的渗透压差降低。
此后,美国国家健康学院的约翰·韦因斯坦和内政部的弗兰克·雷兹两位科学家,抓住盐能换能器发电过程中出现的氯离子和钠离子运动的现象,设计出一种浓度差电池,也叫反向渗析电池。为了更充分利用电能,这种电池在海水通道两侧,分别设置了阴离子交换膜和阳离子交换膜。这样,氯离子通过阴离子交换膜向一个方向流动,钠离子通过阳离子交换膜向另一个方向流动,使电势双倍增强。另外,为了得到足以供外部用户使用的电力,就把许多个电池串联使用。