溫差發電
海洋中的熱能——海水溫度差能，它的熱情和力量默默地包含在全世界145億億噸的海水中，雖然一時不能被人們所發現和理解，可是它內在的魅力始終深深地吸引著人們。100年來，多少人為海洋熱能的研究傾注了畢生的精力。
海洋像個熱水瓶，可以把熱量貯存起來，可海洋畢竟不是熱水瓶，因為海水溫度是隨著水深而變化的。這種變化可分為三層：第一層是從海麵到深度60米左右，稱做表層。這一層海水表麵吸收太陽的輻射能，且受到風浪的影響使海水互相混合。因此，這一層海水溫度變化比較小，水溫約在267℃左右；第二層大約從水深60～300米左右，由於海水溫度隨著深度增加而急劇遞減，海水溫度變化較大，稱做主要變溫層；第三層深度在300米以下，稱為深層海水，這一層海水因為受到極地流來的冷水影響，溫度降低到4℃左右。再往下到1500米深處時，水溫幾乎就沒有變化了，常年維持在-1～2℃之間。
赤道附近的海水受到太陽的直射而變熱，除了蒸發而散發到大氣中的能量外，還將近13％的太陽能以熱的形式被海洋吸收而貯藏起來。這樣，在赤道海域中海洋熱能的收支平衡就遭到了破壞，出現了吸收多於放出的現象。而在極地海域情況正好相反，是放出多於吸收，這就在整個地球上形成了新的熱量平衡。這種新的熱量平衡，是通過赤道海域不斷向極地海域輸送能量而建立起來的；而在極地海域，受冷的海水密度增大下沉到深處，再流向赤道海域。這種循環形成了海水垂直麵上的水溫變化，也為人類從海洋中取得能量創造了條件。
法國是海水溫差能利用的故鄉，早在1861年，著名的法國科學幻想小說作家儒勒·凡爾納，就幻想利用海水來儲藏太陽能了。1881年法國科學家德爾鬆瓦第一個提出了溫差發電的方案。他認為稀硫酸的水溶液在鍋爐內加熱到30℃所產生的蒸汽壓，與在冷凝器內冷卻到15℃所產生的蒸汽壓，兩者在溫差為15℃的條件下，它們的蒸氣壓力差約為兩個大氣壓，這個蒸汽壓力差就可以用來做功。在自然界中，要尋找溫差為15℃的熱源和冷源是十分容易的，如溫泉的水和河裏的水就可能相差15℃，海洋表層的水和深層的水也可能有15℃以上的溫差。他的設想提出以後，美國、意大利和德國的科學家為實現這個設想進行了不懈的努力，但都沒有獲得成功。整整過去了45年，直到1926年，才有人第一次用實驗證明了德爾鬆瓦設想的正確性。
海洋的溫差能居於海洋各種能源之首，因此，極大地吸引了各國的科學家，他們投入了大量的人力物力，研製生產海洋溫差發電裝置。最初人們設計了一種水溫差發電站，是將海水直接引進保持真空的汽鍋，由於真空鍋內氣壓很低，進入真空汽鍋的海水就可以沸騰蒸發變成蒸汽，然後通過專門設計的低壓、低溫汽輪機，帶動發動機發電。通過汽輪機的蒸汽被引入由深層低溫海水冷卻的冷凝器，再重新凝結成水。
用這種方法雖然可以發電，但是，在建設和安裝深層輸水管道方麵有很多困難。所以，有人對這種方法加以改進，將海水引入一個太陽能加溫池，使海水加溫到45～60℃，甚至達到90℃，然後再將溫水引進真空的汽鍋蒸發，進行發電。改進後的溫差發電站，是用海邊和水庫裏的水冷凝，這樣就可以解決在海底安裝輸水管道的困難。
熱帶海麵與中層海水的溫差很大，最適宜采用這類發電裝置。1979年5月29日，世界上第一座海水溫差發電站，在美國的夏威夷成功地投入運行，為島上居民、車站和碼頭供應了照明用電。夏威夷島在太平洋中部，地處北緯20℃，附近海域的表層海水溫度常年很高，冬季為24℃，夏季為28℃。在離岸隻有12公裏的地方，水深400米處就可獲得10℃的冷海水，水深800米處就有5℃的冷海水，為海水溫差發電提供了極為優越的自然條件。這座海水溫差電站安裝在駁船型的海上平台上，平台錨係在夏威夷島東部約24公裏的海上，裝機容量達1000千瓦以上。世界上第一座海水溫差發電站的建成和正常運行，不但證明了海水溫差發電技術的可行性，並且提供了大量豐富的實踐經驗，這標誌著海水溫差發電已經開始從試驗性發電轉向大規模的開發利用階段，夏威夷的海水溫差發電站也將成為海水溫差發電史上的又一裏程碑。它為下世紀新能源的開發指明了方向。
利用海水溫差發電，不僅可以獲得電能，而且還可以獲得很多有用的副產品。如海水蒸發後留下的濃縮水，用它可以提煉許多化工產品；廢蒸汽冷凝後可以變成大量淡水或廉價的冰，這些都可以供給沿海工農業生產的需要。
生物電池
科學家曾經做了這樣一個實驗：把酵母和葡萄糖的混合液放在裝有半透膜壁的容器裏，將這個容器浸在另一個較大的容器中，較大的容器中盛有純葡萄糖溶液，其中有溶解的氧氣。在兩個容器中都插入鉑電極，連接兩個電極便得到了電流，這說明在微生物分解有機化合物的時候，就有電能隨之釋放出來。
根據這個原理製造出來的電池叫生物電池。生物電池比電化學電池有許多優點：生物電池工作時不發熱，不損壞電極，不但可以節約大量金屬，而且壽命比電化學電池長得多。
目前，生物電池作為電源，已試用於信號燈、航標和無線電設備，其中有的雖然經過長期使用，效果仍然像剛開始那樣。有一種用細菌、海水和有機質製造的生物電池，用做無線電發報機的電源，它的工作距離已達到10千米，用生物電池做動力的模型船也已在海上遊弋。
從生物電池的工作原理，科學家們想到了海洋，從而使一望無際的海洋，又變成了一個巨大的天然生物電池。
海洋是生命的搖籃。在海洋的表層，陽光透入淺海，生長著許許多多的單細胞藻類：綠藻、褐藻、紅藻等等，它們從海水中吸取了二氧化碳和鹽類，在陽光下進行著光合作用，形成有營養的碳水化合物，同時放出氧，在海水中形成過多的帶負電的氫氧離子。
海洋的底層是海洋動植物殘骸的集聚地，也是河流從陸地帶來豐富有機質的沉積場所。在黑暗缺氧的環境下，細菌分解著這些海底沉積物中的動植物殘體和有機質，形成了多餘的帶正電的氫離子，於是海洋表層和底層的電位差產生了。實際上這是一個天然的巨大的生物電池。為此，科學家提出了在海洋上建立天然生物電站的設想，充分利用海洋表層水和海洋底層水的電位差產生電流。可以預料，隨著科學技術的發展，未來人們將會在海洋上建起大型的天然生物電站，以便從海洋中取得大量電能。