从海水中提取铀作为核燃料的另一种来源

海洋覆盖了地球的大部分表面，孕育着数量惊人的生命形式，但它们也是稀薄的铀离子的家园。而且，如果我们能够从水中提取这些特殊的离子，它们就可以成为产生核能的可持续燃料来源。

研究人员在《ACSCentralScience》上发表文章，现已开发出一种用于电化学提取的材料，该材料比现有方法更有效地从海水中吸引难以提取的铀离子。

核动力反应堆释放原子内部自然储存的能量，并通过将原子分裂(这一过程称为裂变)将其转化为热量和电力。铀已成为该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，因此很容易分裂。

目前，这种金属是从岩石中提取的，但铀矿石储量有限。然而，核能机构估计有45亿吨铀以溶解的铀酰离子形式漂浮在我们的海洋中。该保护区比陆地上的保护区多1,000倍以上。

然而，提取这些离子已被证明具有挑战性，因为提取这些离子的材料没有足够的表面积来有效捕获离子。因此，赵锐、朱光山及其同事希望开发一种具有大量微观角落和缝隙的电极材料，可用于电化学捕获海水中的铀离子。

为了制造电极，该团队首先使用碳纤维编织的柔性布。他们在布料上涂上两种特殊的单体，然后进行聚合。接下来，他们用盐酸羟胺处理布料，将偕胺肟基团添加到聚合物中。布料的天然多孔结构为偕胺肟创造了许多微小的口袋，可以轻松地捕获铀酰离子。

在实验中，研究人员将涂层布作为阴极放置在天然海水或掺铀海水中，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。

在使用从渤海采集的海水进行的测试中，电极在24天内从每克水中提取出12.6毫克铀。这种涂层材料的容量高于该团队测试的大多数其他铀提取材料。此外，使用电化学捕获离子的速度比简单地让离子自然积聚在布料上快约三倍。

研究人员表示，这项工作提供了一种从海水中捕获铀的有效方法，这可以开辟海洋作为新的核燃料供应商。

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