Среда, 21 февраля, 2024
ДомойХимияИспользование скрытой силы океана: новый метод извлечения урана из морской воды для...

Использование скрытой силы океана: новый метод извлечения урана из морской воды для использования в атомной энергетике

- Advertisement -

Новое исследование раскрывает эффективный метод извлечения ионов урана из морской воды с использованием специально разработанного электродного материала. Этот подход предлагает устойчивую альтернативу традиционной добыче урана, потенциально превращая океаны в огромные источники ядерного топлива.

Большая часть поверхности Земли покрыта океанами, которые кишат самой разнообразной жизнью. Интересно, что эти обширные водоемы также содержат небольшое количество ионов урана. Извлечение этих ионов потенциально может стать возобновляемым источником топлива для производства атомной энергии. Недавнее исследование в Центральная научная служба ACS представляет новый материал, предназначенный для электрохимической экстракции. Это нововведение более эффективно улавливает неуловимые ионы урана из морской воды по сравнению с предыдущими методами.

Ядерные энергетические реакторы высвобождают энергию, которая естественным образом хранится внутри атом и превратить его в тепло и электричество, буквально разбивая атом на части — процесс, известный как деление. Уран стал предпочтительным элементом для этого процесса, поскольку все его формы нестабильны и радиоактивны, что облегчает расщепление.

В настоящее время этот металл добывают из горных пород, но запасы урановых руд ограничены. Тем не менее, по оценкам Агентства по ядерной энергии, 4,5 миллиарда тонн урана плавают в наших океанах в виде растворенных ионов уранила. Этот запас более чем в 1000 раз больше, чем на суше. Однако извлечение этих ионов оказалось сложной задачей, поскольку материалы для этого не имеют достаточной площади поверхности для эффективного улавливания ионов. Итак, Руй Чжао, Гуаншань Чжу и их коллеги хотели разработать электродный материал с множеством микроскопических укромных уголков и щелей, который можно было бы использовать для электрохимического захвата ионов урана из морской воды.

Эта новая ткань с покрытием эффективно аккумулировала уран (желтого цвета) на своей поверхности из морской воды с добавлением урана. Авторы и права: адаптировано из ACS Central Science, 2023 г., DOI: 10.1021/acscentsci.3c01291.

Разработка инновационных электродных материалов

Для создания электродов команда начала с гибкой ткани, сотканной из углеродных волокон. Они покрыли ткань двумя специализированными мономерами, которые затем полимеризовали. Затем они обработали ткань гидрохлоридом гидроксиламина, чтобы добавить к полимерам амидоксимные группы. Естественная пористая структура ткани создала множество крошечных карманов, в которых амидоксим мог укрываться и легко улавливать ионы уранила.

В экспериментах исследователи поместили ткань с покрытием в качестве катода либо в морскую воду из природного источника, либо в морскую воду с добавлением урана, добавили графитовый анод и пропускали между электродами циклический ток. Со временем на катодной ткани накапливались ярко-желтые осадки на основе урана.

В ходе испытаний с использованием морской воды, собранной в Бохайском море, электроды извлекли 12,6 миллиграммов урана на грамм активного материала с покрытием в течение 24 дней. Производительность материала с покрытием была выше, чем у большинства других материалов по извлечению урана, протестированных командой. Кроме того, использование электрохимии для улавливания ионов было примерно в три раза быстрее, чем простое накопление их на тканях естественным путем. Исследователи говорят, что эта работа предлагает эффективный метод извлечения урана из морской воды, который может открыть океаны как новых поставщиков ядерного топлива.

Ссылка: «Самостоящие пористые электроды с ароматическим каркасом для эффективной электрохимической экстракции урана», авторы: Динъян Чен, Юэ Ли, Синьюэ Чжао, Минси Ши, Сяоюань Ши, Руй Чжао и Гуаншань Чжу, 13 декабря 2023 г., Центральная научная служба ACS.
DOI: 10.1021/accentsci.3c01291

Авторы признают финансирование со стороны Национальной ключевой программы исследований и разработок Китая, Национального фонда естественных наук Китая, Проекта отдела образования провинции Цзилинь, Фонда естественных наук Департамента науки и технологий провинции Цзилинь, Фонда фундаментальных исследований для Центральные университеты и проект «111».

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме