海洋覆盖了地球的大部分表面，支持着数量惊人的生命形式，但它们也是稀释铀离子的家园。如果我们能把这些特殊的离子从水中提取出来，它们就可以成为产生核能的可持续燃料来源。
研究人员在ACS中央科学杂志上发表了一篇文章，他们现在已经开发出一种用于电化学提取的材料，这种材料比现有的方法更有效地从海水中吸收难以获得的铀离子。
核动力反应堆释放自然储存在原子内部的能量，并将其转化为热能和电能，方法是将原子分解——这一过程被称为裂变。铀已成为这一过程中最受欢迎的元素，因为它的所有形式都不稳定且具有放射性，很容易分裂。
目前，这种金属是从岩石中提取的，但铀矿储量是有限的。然而，据核能机构估计，有45亿吨铀以溶解的铀离子的形式漂浮在我们的海洋中。这个保护区的面积是陆地面积的1000多倍。
然而，提取这些离子已被证明是具有挑战性的，因为这样做的材料没有足够的表面积来有效地捕获离子。因此，赵睿、朱光山和同事们想要开发一种具有许多微观角落和缝隙的电极材料，这种材料可以用于从海水中电化学捕获铀离子。
为了制造他们的电极，该团队开始使用由碳纤维编织的柔性布。他们在布上涂上两种专门的单体，然后进行聚合。接下来，他们用盐酸羟胺处理布料，在聚合物上添加偕胺肟基团。这种布的天然多孔结构为偕胺肟提供了许多小口袋，可以让它们嵌套在里面，很容易捕获铀酰离子。
在实验中，研究人员将涂有涂层的布作为阴极放置在自然来源的海水中或加入铀的海水中，添加石墨阳极并在电极之间运行循环电流。随着时间的推移，亮黄色的铀基沉淀物积聚在阴极布上。
在使用从渤海收集的海水进行的测试中，电极在24天内每克水中提取12.6毫克铀。这种涂层材料的容量比该团队测试的大多数其他铀提取材料都要高。此外，使用电化学捕获离子的速度比简单地让它们自然积聚在衣服上快三倍左右。
研究人员说，这项工作提供了一种从海水中捕获铀的有效方法，这可能使海洋成为核燃料的新供应商。
更多信息:用于高效电化学铀提取的独立多孔芳香框架电极，ACS中央科学(2023)。DOI: 10.1021 / acscentsci。3c01291期刊信息:ACS Central Science
由美国化学会提供
引用:从海水中提取铀作为另一种核燃料来源(2023年，12月13日)2023年12月13日检索自https://techxplore.com/news/2023-12-uranium-seawater-source-nuclear-fuel.html
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