想用核燃料？去哪里找铀？答案在大海里

材料牛注：相比于化石燃料，核能有很高的效率并且比较清洁，但是因为放射性废物处理问题和核泄漏事故的发生，核能仍然是一种具有争议性的能源。不过，核能还是人类从化石燃料通向无碳燃料时代的过渡。随着地下铀储量的减少，人们正在想办法从海洋中获取铀。斯坦福大学的一个研究团队，近期开发了一种从海水中提取铀的新技术。

该项目的研究人员Steven Chu表示：在本世纪的大部分时间里，我们所需电能的大部分将来自于化石燃料和其他清洁能源的混合能源。我相信核电会成为该混合能源的重要部分，所以确保铀的来源是非常必要的。

澳大利亚，加拿大，哈萨克斯坦三国的铀产量之和约占世界的70%，但是对于大多数国家来说，并没有丰富的铀储量，从海水中提取铀成为必需的选择。然而海水中的铀浓度实在太小，根本不能应用。该项目的合作者之一Yi Cui说：“大海中的铀浓度是极小的，就像是一粒盐溶解在一升水中，但是海洋如此庞大，只要我们能够有效地提取出这些微量的铀元素，供应量也是无穷的。”针对这个问题，该研究团队致力于开发新材料，提高铀浓度。

此前，橡树岭国家实验室的研究人员已经发明了一种能够以氧铀离子的形式提取铀元素的材料，就像海绵一样从水中吸出来。该材料是用一种叫做偕胺肟的化合物包覆的塑料纤维，它能够吸引氧铀离子并把它们固定在纤维表面。一旦纤维被浸透，氧铀离子就能够释放出来，然后在反应器中提炼出来就可以使用了。

斯坦福的研究人员也是使用类似的结构，他们自己制造了由碳和偕胺肟制作的传导纤维，使他们能够发出电振动，吸引更过的氧铀离子到每一缕纤维。这种在前人基础上改进的方法主要关心一下三个问题：纤维能够保持的铀容量，捕获氧铀离子的速率，纤维能够被重复利用的次数。

在并行测试期间，同样的时间内，当之前的纤维达到饱和时，新的传导材料已经捕获了九倍多的铀，并且仍然有剩余空间来吸收更多的铀。在11个小时的测试时间里，斯坦福大学研究出来的新纤维多吸收了三倍量的铀元素，而且是具有可重复性的。

Steven Chu表示：核能是我们通向后化石燃料时代的桥梁，对于大部分没有陆地储铀的国家，海水提取铀元素给他们的能源需求带来了充足的原材料。当然该材料要进行大规模的商业化实施还有很长的路要走，但我们相信这项研究成果标志着我们已经向前迈出了一大步。

目前，该研究成果已发表在期刊Nature Energy。

原文链接：Electrified fibers help pull uranium out of seawater.

文献链接：A half-wave rectified alternating current electrochemical method for uranium extraction from seawater.

本文由材料人编辑部丁菲菲提供素材，陈静编译，点我加入材料人编辑部。

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