海洋真的是提取核燃料“铀”的好地点吗?现在澳洲科学团队透过便宜且容易制造的材料,在海水取铀的道路上向前走了一大步。
现在能源正从化石燃料慢慢转向太阳能、风力发电等再生能源,但核能仍是提供世界大量电力与能源的低碳技术,2017 年核能提供全球 10% 能源,2022 年新增核电装置达到 8 GW。不过核电关键材料铀元素,目前仅在少数国家发现,随着核电装置增加、供应将持续减少,因此科学家们将目光转向海洋。
根据估计,海洋中的铀元素含量约为 45 亿吨,而陆上的铀元素含量仅为约 600 万吨,1960 年代开始各国研究人员纷纷投入海水取铀,但渐渐被证明,由于铀在海水的浓度极低,取铀相当棘手,如何实现工业规模取铀,是各界待突破的课题。
如今澳洲核子科学技术组织、新南威尔斯大学等研究人员转向了层状双氢氧化物(LDH),该材料由带正电和带负电的离子层组成,有鉴于其去除金属的能力以及制造、改良容易度,备受关注。研究团队则先在 LDH 中掺杂钕、铽和铕等各种化学物质,浸泡在海水后再使用 X 光吸收光谱(XAS)的强化成像来分析结果。
研究人员发现,当钕与 LDH 结合时,所得化合物能够捕捉海水中的铀,而不是钠、钙、镁和钾等等含量比铀高出 400 倍的元素,研究人员表示,这种选择性以及生产掺杂 LDH 材料的低成本,应该会有助于提高从海水中大规模取铀的可能性。
研究人员指出,LDH 的掺杂工程更提供简单、有效的方法来控制选择性和制造吸附剂,足以进行难度高的元素分离,就好比海水取铀。