海洋能源新突破：中國科學家開發電化學法從海水提取鈾
來自中國東北師範大學的科學家團隊，最近開發出一種從普通海水中「提取鈾」的電化學方法，這一方法有可能為人類提供幾乎無限的能源來源。
根據目前的估計，陸地上已知的鈾儲量約為800萬噸，足以支撐全球核反應堆數百年的燃料需求。然而，海水中估計有約45億噸鈾，以溶解的鈾酰離子（Uranyl，化學式為UO2+ 2）形式存在。如果能夠經濟有效地從海水中提取鈾，將極大地延長我們的能源未來。更好的是，隨著海水中鈾的移除，更多的鈾將從地球地殼中滲出，為我們的後代提供超過十億年的核燃料。
該團隊研究的成果發表在《ACS Central Science》期刊上。他們開發的材料用於電化學提取，比現有方法更有效地從海水中吸引難以獲得的鈾離子。
電化學捕獲離子速度高出3倍
為了製造電極，團隊首先使用「碳纖維」編織成靈活的布料，然後將其塗覆有專門的單體，經過聚合反應後，再用羥胺鹽酸鹽（hydroxylamine hydrochloride）處理布料，以在聚合物上添加酰胺肟（amidoxime）基團。布料的天然多孔結構創造了許多微小的空間，使酰胺肟易於捕獲鈾酰離子。
在實驗中，研究人員將塗覆的布料作為陰極放置在自然採集的或添加鈾的海水中，添加石墨陽極，並在兩電極間進行循環電流。隨著時間的推移，亮黃色鈾的沉澱物就在陰極布料上積聚。
在使用來自渤海的海水進行的測試中，電極在24天內從每克水中提取了12.6毫克的鈾。這種塗覆材料的容量高於團隊測試的大多數其他提取鈾的材料。此外，使用電化學捕獲離子的速度比單純讓它們在布料上自然積累快了大約三倍。研究人員表示，這項工作提供了一種有效的從海水中捕獲鈾的方法，可能會將海洋作為新的核燃料供應商開發。
隨著全球能源由化石燃料逐漸轉向太陽能、風能等可再生能源，核能在全球能源供應中仍占有重要地位。2017年，核能為全球提供了10%的能源，而到了去（2022）年，新建核電裝置的容量已達到了8ＧＷ。考慮到鈾這一核電的關鍵材料只在少數國家發現，且隨著核電裝置的增加，鈾供應可能繼續減少，因此海洋將成為未來一個重要的燃料來源。此種從海水中有效提取鈾的新方法，將可能使海洋成為核燃料的新資源。
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首圖來源：ACS Central Science cc By4.0
圖片來源：ACS Central Science cc By4.0
參考論文：
1.Self-Standing Porous Aromatic Framework Electrodes for Efficient Electrochemical Uranium ExtractionACS Central Science
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