从海水中提取铀的升级技术有望提高效率并降低成本
2025-05-15 14:04
来源:自然可持续性
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近日,一支由中国多家机构的化学家、材料科学家和工程师组成的团队成功开发出一种比其他方法更高效的海水铀去除新方法,相关论文已发表在《自然可持续性》杂志上。

双极EUE系统工艺及其性能。a .采用阳极电化学辅助间接铀还原反应与阴极直接铀电还原相结合的双极铀提取示意图。b .双电极系统下阳极和阴极的提取百分比与施加电位的关系。c .双极系统在不同浓度UO2(NO3 ) 2的NaCl溶液中的EUE效率。d .和e . 铀提取后阳极( d)和阴极(e )电极的能量色散X射线光谱图。图片来源:《自然可持续性》(2025)

当前,核电站所需的铀元素主要通过从地下开采获取。加拿大、哈萨克斯坦和澳大利亚是目前全球最大的铀生产国,产量占全球近70%。美国、中国和俄罗斯等其他国家也期望摆脱对外国铀供应商的依赖,一直在探寻从海水中高效提取铀元素的方法。

全球海洋中的铀资源远超地面铀资源,但海水中铀浓度极低,开采难度大且成本高昂。在此次新研究中,中国团队找到了更高效的开采方法,有效降低了成本。值得一提的是,中国建造的核电站数量居全球之首,对自行生产铀有着迫切需求。

这种新方法本质上是对一种已使用多年的著名电化学技术进行升级。升级后,正极和负极铜电极均能从水中分离铀。这一升级使得实验室样品中铀的含量能够实现100%去除。

进一步测试结果显示,该技术能从海水中去除85%至100%的铀,具体去除率取决于铀的来源。同时,新方法的能耗比之前的方法约低1000倍,大幅降低了成本。研究人员计算得出,每提取一公斤铀的成本约为83美元,与其他吸附方法(每公斤约205美元)或其他电化学方法相比,成本优势明显。

在一项使用100升海水进行的58小时实验中,团队最大的测试装置提取了超过90%的铀。不过,研究人员也坦言,目前该技术仍处于起步阶段,如何将此方法规模化以达到工业化水平,仍是需要解决的问题。

更多信息:Yanjing Wang 等,超低电池电压下从海水中提取双极电化学铀,《自然可持续性》 (2025)。

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