Большая часть поверхности Земли покрыта океанами, в которых поддерживаются все виды жизни. Интересно, что эти огромные водоёмы также содержат разбавленные ионы урана. Извлечение этих ионов потенциально может стать возобновляемым источником топлива для производства ядерной энергии. Новое исследование ACSCentralScience представляет новый материал, разработанный специально для электрохимической экстракции. Эта инновационная технология улавливает неуловимые ионы урана в морской воде более эффективно, чем предыдущие методы.
Ядерные энергетические реакторы высвобождают энергию, естественным образом хранящуюся внутри атомов, и преобразуют ее в тепло и электричество, буквально разбивая атомы на части — процесс, называемый делением. Уран является наиболее популярным элементом для этого процесса, поскольку он нестабилен и радиоактивен во всех своих формах и может легко распасться.
В настоящее время металл добывается из горных пород, но запасы урановой руды ограничены. Однако, 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 превышает запасы на суше. Но извлечение этих ионов оказалось сложной задачей, поскольку экстрагирующий материал не имеет достаточной площади поверхности для эффективного улавливания ионов. Поэтому Руй Чжао, Гуаншань Чжу и их коллеги из Школы химии Северо-Восточного педагогического университета хотели разработать электродный материал с большим количеством микроскопических укромных уголков и щелей для электрохимического захвата ионов урана в морской воде.
Для создания электродов команда сначала использовала гибкую ткань, сотканную из углеродного волокна. Они покрыли ткань двумя специальными мономерами, а затем полимеризовали их. Затем они обработали ткань гидрохлоридом гидроксиламина, добавив к полимеру амидиноксимные группы. Естественная пористая структура ткани создает множество крошечных карманов, в которых может располагаться оксим амидина, легко улавливая ионы урана.
В ходе эксперимента исследователи поместили ткань с покрытием в качестве катода в природную морскую воду или морскую воду с добавлением урана в сочетании с графитовым анодом и пропустили циркулирующий ток между электродами. Со временем на катодной ткани накапливались ярко-желтые осадки на основе урана.
В ходе испытаний с использованием морской воды, собранной в Бохайском море, за 24 дня на грамм активного материала с покрытием было извлечено 12,6 мг урана. Способность извлечения материала с покрытием была выше, чем у большинства других материалов для извлечения урана, которые тестировала команда. Кроме того, использование электрохимических методов улавливания ионов происходит примерно в три раза быстрее, чем естественное накопление ионов на ткани. Исследователи говорят, что эта работа обеспечивает эффективный способ улавливания урана из морской воды, что может сделать океан новым источником ядерного топлива.
Источник составления: ScitechDaily.